高层建筑中的转换层结构设计要点研究

发表时间:2020/8/10   来源:《城镇建设》2020年第3卷第11期   作者:黄长清
[导读] 建筑工程的多变性、多样性,促使多种功能、多种形式的建筑物应运而生
        摘要:建筑工程的多变性、多样性,促使多种功能、多种形式的建筑物应运而生,当前,下部提供商业服务、上部提供居住服务形式的建筑屡见不鲜,能够利用一座建筑物达成多功能使用,大幅度提升了建筑合理运用的效率。而想要实现商业与居住服务的完美结合,就必须要对转换层的结构设计工作投入充分的重视,本文对高层建筑中的转换层结构设计要点进行分析,以供参考。
        关键词:高层建筑;转换层结构;设计要点
引言
         高层建筑是建筑工程的发展趋势,高层建筑的出现极大提升了土地资源的利用率,实现了建筑物多功能化应用的需求,但是楼层高度的增加及其空间分布对转换层的设计提出了更高要求。
1结构转换层概念
         在建筑的设计过程当中,根据不同的功能在进行结构设计,需要根据多功能的综合体建筑划分出不同的功能区域,实现楼层之间的转换。对于不同的建筑中的结构转换层来说,需要根据不同的结构形式来进行轴网布置的变化设置。高层建筑结构转换层的竖向的荷载较大、横跨跨度和面积也较大,其截面的高度大并且其中的钢筋排布相对密集,从而也提高了高层建筑结构转换层的施工难度。
2转换层设计及作用分析
         转换层设计要基于建筑内部结构进行对应功能的调节,依据不同楼层所在位置对转换层的性能、功能作出要求,使其能承上启下,实现结构的功能转换,通过对设施、空间等要素的搭配结构需求,结合高层建筑中的结构承载进行商业、住宅等多种类型的需求。
3高层建筑转换层结构形式
         3.1梁式转换层
         梁式转化层是高层建筑中最为常用的转换层结构,其载荷力传导直接,同时其结构设计和分析简便,成本造价较低。梁式转化层结构采用转换梁作为承载结构,分为托墙和托柱两种方式,其施工材料可以采用钢筋混凝土、预应力混凝土和钢结构。在实际工程中,转换梁的跨度要综合考虑上层墙体的层数,其常用的跨度为6~12m,转换梁结构设计选择与受力性能以及形式有直接关系,托柱式转换梁界面的设计可以按照普通截面的配筋计算方式,如果上部的承载部分为上部斜杆框架,应采用偏心受拉构件界面设计,而对于托墙式的截面设计,要计算其纵向钢筋的分布状况,对开门较多的墙体,也可以采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法。
         3.2板式转换层
         板式转换层结构是在厚板组合转换下形成的一种转换层结构。在结构设计中,为发挥板式转换层的功能,需考虑建筑的抗剪能力、结构强度和抗冲能力,并以此为基础明确转换板的厚度。转换板的厚度多为2~2.8cm,但下部结构设计中也会产生较多的材料消耗,施工难度较大。为此,在使用板式转换层结构时需综合考虑多种影响因素,以提升高层建筑结构设计水平。
         3.3斜柱转换
         运用斜柱转换办法,不仅能够保证混凝土的压缩范围提升,最大限度发挥混凝土的压缩性能,同时还能够确保建筑内部的可使用空间得到扩张。但是,在其中需要特别关注的是,此种方式最终会导致水平加大荷载量,所以,在展开斜柱转换工作期间,在其中增加围梁或是拉梁,从而确保斜柱能够连接更多的楼层,促使建筑物整体达成平衡的形态,将水平荷载量大幅度的减少,进而将建筑物的安全作出保证。
4高层建筑转换层结构设计要点
         4.1转换梁截面设计
         高层建筑转换层截面设计中,设计人员应当考虑梁的受力性能和转换层的受力方式。并以此为基础科学选择参数计算方式。转换梁截面主要分为两种形式:①托柱截面;②拖墙截面。在托柱式转换梁截面设计中,设计人员要将转换梁截面的尺寸作为控制要点,其受力形式与普通梁结构的受力形式十分相似,所以在结构设计的过程中,设计人员需深入考量配筋的概况,随后方可选择计算方法。若转换梁承托结构选择斜杆框架形式,则轴向拉力也会对结构受力产生显著的影响。在截面设计的过程中,设计人员可根据实际采用深梁截面设计形式完成梁截面设计,设计中所使用的钢筋数量要经专业的计算公式确定,从而优化梁高配置。


         4.2在模板工程的施工
         需要进行稳定性和承载力验算,在模板材料的选择方面需要确保材料本身的强度和承载力。一般来说,木模板、钢模板和铝模板是比较常用的模板材料,除此之外,还要保证其刚度、承载力和弹性模量的达标,进行浇筑之前还需要进行湿润,从而可以有效地避免产生混凝土的外观质量缺陷现象。
         4.3混凝土工程施工技术
         结构转换板在厚度、面积以及总体积也相对较大。对于温度应力方面的控制需要和钢筋密度来进行考量设计,对于混凝土本身的内外温差方面进行最大限度的控制,从而实现温差控制确保结构转换板的质量。
         4.4转换层裂缝的控制
         转换层需要承载上部结构中数量较多的楼层荷载,在施工中针对结构强度及性能需求,将影响结构性能的裂缝现象进行重要放置,了解裂缝的出现会破坏高层设计完整性,将设计中的模板、系统等内容进行相应的施工控制。应用模板时要根据设计版图进行尺寸、轴线的控制,依据空间跨度进行模板支撑下的技术保障,结合施工中的支撑点设定进行适当的模板效果保护,依据系统组成及其重要作用进行流程监控,防止支撑体系内的数据应用及防治措施不能基于设计进行管理。明确设计中对材料应用存在怎样的比例和用量要求,使埋件位置的设计能基于裂缝控制前提,保障结构设计中的设备安装及隐患防治等工作能顺利开展。
5建筑转换层结构的合理设计策略
         5.1合理选取构件
         在对构建展开选取工作期间,必须要将转换层的施工作业特征以及设计原则作为依据,从而展开更加科学、合理的选取,绝不可以出现随意选取、盲目选取的现象。在设置落地构件期间,必须要确保其能够与重心贴近,并且确保其具备均匀性以及对称性。必须要选取具备较高强度的落地构件,并且通过混凝土与钢筋的相互作用,从而将构件的抗剪刚度、抗弯能力大幅度提升。
         5.2落地剪力墙与轴压之间的距离
         剪力与弯矩在水平荷载或是框支柱垂直的作用下是非常小的,其力主要为轴压力。因此,对于轴压力而言,必须要展开严格的管控。在开展建筑物抗压、抗震能力设计时,需要控制轴压比在0.6以下。针对落地剪力墙间距管控而言,需要将实际工程的需求作为依据,运用厚度大于200mm的楼板,还需要将楼板的开洞数展开管控,选取双面双向钢筋,对于楼板的板角位置,还应该增加斜筋,确保在发生地震灾害之时,能够将建筑转换层的剪力变化,将自身压力加大,只有将落地剪力墙的间距合理性作出保证,才能够整体提升建筑物的抗压、抗震能力。
         5.3针对不同受力状况下对转换层所造成的影响进行分析和考虑
         对于高层建筑来说,需要考虑到在不同层之间的受力状况,尤其是其中的关键部位。在进行设计的过程中,在受力状况不同的基础上应用先进技术手段,从而可以对不同部位的实际应力进行计算。对于高层建筑的结构转换层周围的应力分布情况,可以根据实际情况增加一定量的钢筋,实现结构层效果的发挥。
结束语
         了解转换层结构中应结合的设计方法及类型内容,对空间、受力、材料等相关要求进行了设计分析,明确转换层所要保障的结构安全进行了施工、实例等方面分析,对结构设计中需要控制的性能、材料进行了分析要求。
参考文献
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