关于高层建筑结构转换层结构设计的研究

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  摘要:在现代高层建筑工程项目中,设计是确保工程质量的根本前提,同时也是整个建筑工程项目建设的重要依据。在高层建筑结构中,转换层作为楼层的上下部之间的重要转换结构,且根据建筑功能的需要,不同的樓层的转换层的结构设计也存在较大的差异。而结构又是确保整个工程质量的重要部分,其设计质量的高低与工程质量的高低有着密切的关系。因而作为高层建筑结构设计人员,在高层建筑结构设计中必须注重转换层结构的设计,为最大化的确保设计水平的提升,为整个工程质量的提升奠定坚实的基础。
  关键词:高层建筑结构;转换层结构;设计
  在高层建筑转换层结构设计中,为了更好地满足高层建筑各部分结构功能的正常发挥,就必须致力于设计水平的提升,才能更好地满足当前高层建筑多元化、复杂化的使用需求。那么作为新时期背景下的高层建筑结构设计人员,应如何在实际工作中加强对其的设计呢?笔者结合自身工作实践,做出以下几点分析。
  1.概述高层建筑结构中的转换层结构
  1.1加强高层建筑转换层结构设计的必要性
  为了更好地设计高层建筑的转换层结构,作为设计人员对高层建筑的转换层结构有一定的认识,并通过查阅相关资料,总结设计过程中出现的问题和不足,在设计过程中尽可能地结合工程实际进行针对性的设计,才能最大化的确保设计的有效性。因此,在此基础上,必须对转换层的定义有一个基本的认识。那么什么是转换层的结构呢?
  1.2关于高层建筑转换层结构的定义的分析
  随着城市化进程不断的加快,城市土地资源的日益稀缺,高层建筑已成为我国建筑事业发展的重大趋势,而作为新时期背景下的高层建筑转换层结构设计人员,往往为了满足当前人们对建筑功能需求日益增长的现状下,给建筑留下更大的内部空间,促进建筑网状的扩大而降低墙体的修建规模,且为了在建筑结构的上层开设小空间,就必须利用多层墙体而实现,但在实际设计过程中,很多设计人员会发现,由于竖向杆件难以贯通接地,这就难以达到高层建筑结构与功能的衔接,此时就必须利用水平转换结构连接下部的竖向杆件,以此来满足高层建筑对各项功能的需要,而采用的这一建筑结构就是转换层结构[1]。
  1.3转换层结构在高层建筑结构中的重要作用分析
  通过上述分析,我们对高层建筑的转换层结构的概念有了一定的认识,那么高层建筑的转换层结构有哪些功能呢?通常情况下,一般有以下几种:一是在上下层结构的转换过程中设计,此种结构转换形式主要在剪力墙结构和框剪结构之中,从而创造出较大的内部自由空间,二是在上下层柱网以及轴线变化时应用,虽然转换层的结构没有出现变化,但利用其将下层结构构成较大的柱网,因而主要在下层入口较大的外框筒应用;三是转换结构的形式与轴线的布置,从而在上下层结构中形成不对称的结构。
  2.高层建筑结构中不同转换层结构的设计策略
  在高层建筑转换层结构中,结构的类型较多,但主要有梁式、桁架式、厚板厚梁式的转换层结构。因而为了确保设计的有效性,笔者结合自身工作实践,就这几种转换层结构的设计策略做出以下几点分析。
  2.1高层建筑结构设计中梁式转换层结构的设计策略
  在高层建筑转换层结构中,梁式转换层结构是最为常见的一种结构形式。梁式转换层结构主要是为了把墙转换为梁柱,从而在结构设计时为设计人员掌握更多的传力途径。因而在高层建筑结构设计中加强梁式转换层结构的应用具有十分重要的作用,不仅梁式转换层的结构简单,且高层造价低,所以在高层建筑中得到了广泛的应用。因而作为设计人员,必须在设计过程中充分考虑转换梁所承受的来自竖向杆件的荷载力,并结合不同转换梁的结构形式的受力规律,针对性的确定设计方法,并在设计时充分考虑由于转换层结构形式的不同和荷载作用的大小带来的影响,以此从根本上确保梁式转换层结构设计的有效性[2]。
  2.2高层建筑结构设计中桁架式转换层结构的设计策略
  在桁架式转换层结构设计过程中,其设计的重要的就在于如何设计节点,一旦节点受力较大,则极易导致剪切出现破坏,因而在设计过程中应使得的提高配筋量,与此同时,由于桁架式转换层结构在高度方面的要求十分严格,所以必须对设计的高度进行严格地控制,以最大化的避免由于地震的作用给建筑结构形成破坏。加上此类结构受力规律十分明显,应用过程中具有较强的灵活性和抗震性能,所以我们可以简单地认为其是对梁式转换层结构的升级和改造,而钢筋砼作为转换层的重要组成材料,在转换层的楼面结合层内应设置此类结构的上下杆件,但此类结构的高度较高,且下部杆件界面的尺寸小,因而其虽然具有良好的整体性,在施工方面却处理起来十分复杂。因而一旦在设计过程中节点设计不到位,就会导致建筑结构出现破坏,所以在设计中应十分注重。
  2.3高层建筑结构设计中厚板厚梁式转换层结构的设计策略
  在现代高层建筑结构设计过程中,经常由于上下柱网的轴线出现较大的错开,而不得不利用厚板用于承重,因而为了满足这一要求,就必须对厚板厚梁式转换层结构进行精心设计。但在设计过程中,必须充分考虑到,虽然利用厚板厚梁式转换层结构能灵活地布置下层的柱网,也不用同下层结构之间相互对其,但是厚板厚梁式转换层结构的自重往往较大,且消耗的施工材料较多,加上在传力过程中难题结算机构,所以必须结合实际针对性地确定结构的厚度,使其在承受荷载的同时保证整个结构运行的安全性[3]。
  3.高层建筑结构转换层结构设计应注意的几点问题
  在高层建筑转换层结构设计中,除了做好上述几种结构形式的设计外,在实际设计过程中,应结合实际针对性的确定建筑转换层结构的类型,并在设计过程中应注意以下问题:
  首先,由于在高层建筑中设置转换层会导致其竖向的刚度出现变化,尤其是在地震的作用下极易形成诸多薄弱的环节,进而导致整个建筑的结构的抗震性能下降,所以,在进行转换层结构设计时应尽可能地减少竖向构件的使用,进而减少转换结构,在降低由于刚度突然变化的情况下带来的影响的同时提高建筑的抗震性能,在此基础上,高层建筑竖向结构的设计应尽量选择位置较低的部位,尤其是在确定结构形式时必须对其传力路径进行确定之后进行选择,进而为结构设计水平的提升奠定坚实的基础。
  其次,为了满足高层建筑抗震设计的要求,需要对转换层结构上下层结构的总体刚度进行有效的处理,避免刚度突变地震作用下带来的危害。因此,在设计过程中,通常采用加大截面尺寸、加强混凝土强度、增加剪力墙等方法来强化刚度。
  最后,高层建筑转换层结构的刚度要控制在地震作用影响的范围之内,不宜过大,也不宜过小,刚度太大,地震作用下容易增加建筑物地震发应,刚度太小又会影响建筑物上下层结构的受力作用。因此,在结构设计时,刚度的控制是非常重要,同时在材料的消耗方面也要进行有效的控制[4]。
  4.结语
  综上所述,对高层建筑结构转换层结构设计进行研究具有十分重要的意义。作为新时期背景下的高层建筑转换层结构设计人员,必须充分意识到加强转换层结构设计的重要性,并切实做好各种结构形式的转换层的设计,且结合实际针对性的确定结构的形式,以最大化的确保结构设计的有效性,为整个高层建筑的施工提供科学的施工依据,为整个高层建筑工程质量的提升奠定坚实基础。
  参考文献:
  [1]覃永叙.有梁式转换层的高层建筑结构设计[J].中华民居(下旬刊),2013,09:36-37.
  [2]杨涣玲.高层建筑中转换层结构的设计措施[J].中华民居(下旬刊),2013,04:41-42.
  [3]董斌,谷洋,杨颖.高层建筑转换层结构设计[J].工程建设与设计,2013,07:27-29.
  [4]包梅香.浅谈高层建筑转换层结构设计[J].江西建材,2013,03:29-30.
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