梁式轉換層的設計與運用

1、<p>　　梁式轉換層的設計與運用</p><p>　　摘要：隨著我國經濟的持續(xù)快速發(fā)展，人們對高層建筑的功能要求趨向于多樣化、綜合化和全面化。于是，帶轉換層的建筑結構孕育而生，并在近年來得到較為廣泛的應用。 </p><p>　　關鍵字：高層建筑;轉換層的設計;運用初探 </p><p>　　Abstract: With the development

2、of China's sustained and rapid economic development, people on the requirements of high-rise buildings tend to be diversified, integrated and comprehensive. So, building structure with transfer story born, and in rec

3、ent years has been widely used. </p><p>　　Key words: high-rise building conversion layer; design; application </p><p>　　中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　1.轉換層的概念、結構特性和設計原則 <

4、/p><p><b>　　1.1概念。 </b></p><p>　　在恒載作用下，高層建筑結構下部樓層受力很大，上部樓層受力較小，正常的結構布置應是下部剛度大，墻體多、柱網密，到上部漸漸減少墻、柱的數量，以擴大柱網。這樣，結構的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。因此，為滿足建筑功能的要求，結構必須進行“反常規(guī)設計”，即將上部布置小空間，下部布置大空間；上部布置剛度

5、大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱。為了實現這種結構布置，就必須在結構轉換的樓層設計水平轉換構件，即轉換層結構。 </p><p><b>　　1.2結構特性 </b></p><p>　　高層建筑轉換層按照結構型式來分類主要有以下幾種：梁—柱體系、桁架體系、墻梁體系、厚板轉換體系等，其中以梁—柱體系最為常用。如：建筑上、下部分之間結構類型的轉換，此類建筑上部和下部采

6、用的結構形式不同；或建筑上、下部分之間的柱網尺寸不同，這種建筑雖然上下部分的結構類型相同，但通常需要通過轉換層，擴大其下部結構的柱距，以形成大柱網。同時具備轉換結構和擴大軸線尺寸的混合形式。梁式轉換層具有傳力清晰，受力簡單明確，構造簡單、易于施工，同時相對其他轉換層，更具合理的經濟性。 </p><p><b>　　1.3設計原則 </b></p><p>　　梁式轉

7、換層因豎向剛度的突變形而成薄弱層，對整個結構的抗震不利，故采用轉換層結構設計時應遵循以下原則：盡可能減少需要轉換的豎向構件，直接落地的豎向構件越多，轉換構件越少，轉換層造成的剛度突變相對變小，對結構抗震有利，轉換層結構在高層建筑豎向的位置宜低不宜高，同時盡可能對稱設置轉換豎向構件并且盡量讓建筑沿高度的變化的同時剛度均勻變化。優(yōu)化轉換層結構，在滿足建筑物安全和經濟要求的前提下，轉換剛度宜小不宜大。 </p><p>

8、;　　2.轉換層的受力特點 </p><p>　　2.1梁的共同受力特性 </p><p>　　轉換梁主要承受豎向荷載作用,其受力特點主要在豎向荷載作用下的受力。實際測量,轉換梁有與其承托的上層結構共同受力的特性，轉換梁上面的墻體開洞對其內力結果有很大的影響。對托墻型梁式轉換層而言，共同受力的墻體層數與轉換層的跨度有直接關系。協同受力的顯著表現在于轉換梁上部結構各樓層梁上的彎矩趨于均勻，軸

9、力的分布則是底層轉換梁出現最大拉力，設計中考慮轉換梁與上部框架梁共同受力時，轉換梁上部框架可作為空腹桁架。 </p><p>　　2.2轉換梁受力分析 </p><p>　　2.2.1轉換梁與上部結構整體彎曲變形。 </p><p>　　如上所述,轉換層與上部結構有共同受力的特點，對托墻情況，轉換梁處于整體彎曲的受拉翼緣，若單獨考慮轉換梁，其所受的彎矩由于剪力墻的共

10、同受力能力將降低。同時，由于處于受拉翼緣，應力積分后轉換梁中就會出現軸向拉力。這種整體彎曲會隨著上部墻肢長度變短而作用范圍快速縮小，當上部墻體為小墻肢時，或對托柱型轉換梁，這種影響只限于小墻肢或柱下較小的范圍內。 </p><p>　　2.2.2轉換梁上局部區(qū)域傳力拱的作用。 </p><p>　　由于豎向傳力拱作用，使得上部墻體上的豎向荷載傳到轉換梁時，很大一部分荷載將變成斜向荷載作用于

11、梁上,如果將這斜向荷載分解為垂直和水平等效荷載形式，則垂直荷載作用下的彎矩肯定要小于不考慮墻體作用，那水平分力作用，就形成了轉換梁跨中一定區(qū)域受軸向拉力而支座區(qū)域受軸向壓力的現象。轉換梁的最終受力狀態(tài)是由上述兩個因素綜合作用的結果，可以簡單解釋為：轉換梁的軸力由于拱的卸載作用，是由拱以上豎向力沿拱切向分量引起，其值大小與拱高、荷載層數有關；由于轉換梁與其上部結構共同受力，實際引起轉換梁正負彎矩的荷載來自于傳力拱以下部分，即轉換梁與傳力拱

12、中間部分的豎向力全部，和拱上部分豎向力的徑向分量，當然其值取決于轉換梁跨度及層數。 </p><p>　　3.高層建筑轉換層結構設計應注意的問題 </p><p>　　3.1轉換層結構布置 </p><p>　　據相關研究已經顯示，在底部的轉換層中，如果其位置越高，它的上下高度的突變就會越大，轉換層的上下內力的傳遞途徑，其突變也會加劇，落地的剪力墻以及簡體就容易出現

13、裂縫現象，框架的支柱內力加大，使得轉換層的上部其附近的一些墻體就會被破壞。所以說，轉換層的位置如果是過于高，就會對抗震產生不利的影響。 </p><p>　　3.2轉換層豎向布置 </p><p>　　轉換結構可以根據結構的傳力以及建筑的功能其需要，沿著高層的建筑方向靈活布置，也可以符合建筑功能要求的基礎上，能夠在樓層的局部來設置轉換層，而且自身的空間可以作為一種技術設備層，也可以作為一種

14、正常的使用層，但是前提是要保證轉換層的剛度，這樣來防止剛度的過分懸殊。此外，在一些商業(yè)建筑中，如果是一種大底盤的多塔樓，對于塔樓的轉換層來說，就應該將其設置在裙房中的屋面層，而且要加大屋面梁的尺寸以及厚度等，以防止其中間會出現一種剛度太小的樓層，進一步將震害減小。對于一些框支剪力墻的高層建筑中，在轉換層位置的設置方面，7度區(qū)應該不應高于第五層，8度區(qū)域不應高于第三層，如果轉換層的位置與上述的規(guī)定不相符合，那么就應該要采取相應的措施來予以

15、應對。 </p><p>　　3.3轉換層抗震設計 </p><p>　　具有轉換層的一些高層設計，因為其設置了轉換層，沿著建筑物高度方向的剛度均勻性可能會受到一些影響甚至是破壞，轉換層結構的豎向承載力因為其不連續(xù)墻柱的突變，這樣就導致了傳力路線的曲折、應力集中、以及變形集中，所以，在抗震方面，轉換結構的性能相對較差?？蛑Ъ袅ζ滢D換層的位置如果是設置在第三層以上，那么框支柱以及剪力墻其底

16、部的抗震等級要提高一級，如果已經是特一級就不再需要將其提高，而對于底部的框架來說，如果其外圍為密柱框架，其抗震等級就不用再提高。轉換層其構件在水平地震作用下的內力要將其調整，如果是八度的抗震設計，就要對豎向地震的影響需要考慮。 </p><p>　　3.4轉換層樓板設計 </p><p>　　轉換層將框支剪力墻分成上下兩部分，對于這兩者來說，其受力情況是有一定差距的，在上部的樓層中，因為外

17、荷載而產生的水平力，有自己的分配原則，它是根據剪力墻的剛度來進行的。在下部樓層中，框支柱的剛度與落地的剪力墻的剛度也是不同的，后者承擔著水平剪力，也就是說，在轉換層處荷載的分配不是很均勻。轉換層其樓板具有比較重要的任務，比如說上下部分的一些剪力重分配就是由它負責，轉換樓板其自身的變形大、受力大，應該要保持足夠的剛度來完成對于自己任務的支撐。 </p><p><b>　　4.結束語 </b>

18、</p><p>　　總之，在高層建筑轉換層設計中，須根據工程本身特點和驗算中受力狀態(tài)的不明確等因素，選擇科學合理的結構設計方案，確保方案設計的全面性、科學性，減少施工的風險和難度，保證建筑的安全使用。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　1.趙西安.高層建筑轉換層結構設計及工程實例[R] 中國建筑科學研究院

19、建筑結構研究所 2000 （3） </p><p>　　2.唐興榮.高層建筑轉換層結構設計與施工[M] 中國建筑工業(yè)出版社 2004 </p><p>　　3.婁宇.高層建筑中轉換層結構的應用和發(fā)展[J] 建筑結構,2000 （1） . </p><p>　　4.魏璉.高層建筑轉換梁結構類型及計算方法的研究[J] 建筑結構2004（11） . </p>