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摘要:高层建筑上层竖向结构体系与下层竖向结构体系存在较大差异时,或下层竖向结构轴线延伸时,或上下层结构轴线错位时,转换层结构必须布置在结构发生变化的楼层上。底部空间较大的框支剪力墙结构、顶部剪力墙结构、底部框支剪力墙或底部框支剪力墙结构是协同结构体系。这种结构由于底部空间大,可以满足许多建筑功能的要求。广泛应用于商店、餐厅、车库、底层电脑房和高层住宅、公寓、酒店等建筑。
关键词:高层建筑;转换层;结构设计
随着城市的不断发展,人们对工作、生活、文化和娱乐环境提出了更加复杂的要求,使得高层建筑由单一功能向多功能发展。由于建筑物的上下层功能不同,需要有一个结构转换层来进行不同结构类型的转换。本文对高层建筑设计中常见的结构转换形式及存在的问题进行了研究。随着城市建筑工程高度的逐渐增加,转换层的设计质量对高层建筑的整体设计效果有着重要影响。在混凝土设计工作中,要分析施工项目的具体情况,选择合理的改造结构形式,控制关键设计环节,提高改造层的设计质量。
1结构转换层概述
1.1转换层结构的概念
随着综合建筑功能的发展趋势,要求同一建筑不仅要有小房间,还要有大空间商场和地下停车场。多功能高层建筑已成为现代高层建筑设计的主要趋势。转换层是将上层结构的类型和布置转化为下层结构的类型和布置的水平结构,主要结构形式有梁式转换层、厚板转换层、桁架转换层、箱形转换层和悬挂结构。在建筑设计过程中,如何选择结构转换体系,必须结合建筑各方面的具体情况,以确保结构的安全性和经济性。由于高层建筑下层受力较大,上层受力较小,正常的结构布置应为刚度较低、墙体较多、柱子密集,并逐渐减少向上部的墙体和柱子数量,以扩大柱网。这样,正常的结构布局和建筑功能的空间要求正好相反。因此,为了满足建筑功能的要求,结构必须进行“异常设计”,即小空间的上部布置、大空间的下部布置、高刚度剪力墙的上部布置、小刚度框架柱的下部布置。为了实现这种结构布置,有必要对结构转换层中的水平转换构件进行设计,即转换层结构。
1.2转换层结构的结构特性
高层建筑转换层按结构可分为梁柱体系、桁架体系、墙梁体系、厚板体系等几种类型。根据转换层结构的不同功能,它可以分为以下三类:建筑上下部结构类型的转换,这种建筑结构采用的上下部结构形式的不同。虽然建筑物上部和下部的结构类型相同,但建筑物下部的柱间距需要扩大,通过转换层形成一个大型柱网。还具有转换结构和扩大轴向尺寸的混合形式。高层建筑转换层作为内力转换的一个组成部分,无论采用何种结构形式,都必须承受建筑上部荷载下移过程中的强迫变化所产生的各种不利影响。因此,转换层结构需要有足够的刚度和强度,以便能够执行其任务。
2高层建筑结构转换层的分类以及功能
高层建筑转换层具有扩大室内面积、提供较大出入口的功能。传统剪力墙结构空间相对较小,更适合客房和宾馆的布局,而对于需要更多空间的会议室、购物中心、文化娱乐场所等布局,需要通过转换层将部分传统剪力墙改造成框支剪力墙,以增加空间,满足大空间建筑的功能需求。一般来说,转换构件将被安置在建筑物的柱周围,转换形式主要有桁架、梁、箱、板和空腹桁架等。在高层建筑中,转换层主要用于上下结构的转换、上下层轴线的转换、柱网的转换等。在框架-剪力墙结构中,通常将传统的上部剪力墙改造为框支剪力墙,以增加内部空间面积,而上下层柱网和轴线的改造并不改变上下层的结构形式,只是通过改变转换层的柱间距形成较大的柱网,这种改造通常在框架底部进行,形成较大的入口;通过结构转换层,将上层剪力墙结构转化为框架结构,使上层与柱网轴线错开,从而形成上下层结构的错位布局,实现转换层的功能。
3高层建筑结构转换层的施工技术要点
3.1模板支撑选择要点
在施工中,根据施工实际情况选择模板支撑。高层建筑转换层结构复杂,钢筋分布密集,自重和施工荷载较大。因此,为了实现转换层的施工,必须根据实际施工情况确定模板支撑体系,以保证支撑体系的承载能力和自身的稳定性。高层建筑转换层施工中,一般需要根据实际施工要求选择合适的模板支撑技术,以充分发挥模板支撑的作用。
3.2过渡和防震要点
结构转换层起着连接建筑物上下部分的作用。一般来说,结构转换层由于承受整个建筑物的重量,其应力非常复杂。如果在施工过程中没有足够的施工技术水平,结构转换层的施工就不科学合理,从而存在安全隐患,抗震能力非常薄弱。由于转换层跨度大、截面大,如何实现转换层的合理过渡和有效利用成为转换层施工的技术难点。梁式结构通常用于空间很大的剪力墙结构,受力明确,但适用性差,地震反应很大,其优点是上下楼层和单向或双向托梁相结合。缺点是组合结构具有一定的难度:对于上下柱网轴线错位严重的板式结构,不能直接用梁来承担结构体系的荷载,其优点是上下结构柱网布置灵活,反映了缺点是耗材多,自重较大。
3.3结构转换层钢筋施工技术要点
在结构转换层钢筋的施工过程中,应合理安排钢筋的排列顺序。一般来说,梁柱节点的配筋密度大,主配筋长,含钢量高。高层建筑转换层多采用工字梁或大直径钢筋。因此,在实际施工过程中,钢筋顺序的合理安排非常重要。在钢筋周转实践中,应科学合理地确定钢筋的顺序、尺寸和安装顺序,充分考虑钢筋之间的关系。当转换梁的高度或转换板的厚度较大时,应采取相应措施稳定钢骨架,以保证施工质量。
3.4施工结构转换层混凝土施工技术要点
在高层建筑结构转换层混凝土施工中,应根据施工现场的实际情况进行混凝土配合比试验,在实际施工中,应适当合理地调整配合比,严格控制混凝土的搅拌时间,在全部混凝土材料投入时,应控制整个搅拌时间。在大雨大雪的情况下,应重新测定混凝土的含水量,调整混凝土的配合比应主要通过掺加水和材料来满足施工设计的要求。在大面积混凝土施工中,应考虑施工区域的气象条件,适当控制温度,当温度过高时,及时降温,有效地降低混凝土的温度应力。在大面积混凝土表面处理中,应针对表面平整处理,能消除水裂缝,最大限度地消除混凝土沉降裂缝,增强土的抗拉强度和粘结强度,减少内部裂缝的出现。在施工过程中,应对混凝土进行养护工作。根据施工现场的温度应力,混凝土的维修控制时间,一般情况下,维修时间不少于15天。在混凝土浇筑施工完成后,应对混凝土结构进行水湿处理,有效地控制温差,提高混凝土的抗拉强度,提高混凝土结构的整体稳定性和强度。
4结语
高层建筑转换层自重和荷载较大,应制定合理的模板支撑方案,严格设计模板支撑体系,多用钢筋,钢筋骨架高度也较高,因此施工中要保证钢筋骨架的稳定,采取合理的布置措施。转换层的设计在高层建筑设计中起着极其重要的作用。在混凝土设计工作中,首先要分析高层建筑的实际情况和抗震等级,然后选择合理的结构形式,在计算中综合分析多种因素,提高转换层设计的合理性,保证整个高层建筑工程的安全稳定。高层建筑结构转换层是建筑中不同结构形式连接的关键点,也是力传递的关键节点。因此,转换层结构的施工质量控制非常重要,施工应按照科学规范的要求,采取严格的控制方法,确保转换层结构的施工质量。
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