高层建筑中转换层结构的应用和发展魏汝雷

高层建筑中转换层结构的应用和发展魏汝雷

滨州建筑设计院有限责任公司山东滨州256600

摘要:随着社会经济的快速发展,人们对建筑所提出的要求变得越来越高,国内外一些高层建筑出现越来越频繁,现代的高层建筑也变得越来越高、越来越大,建筑整体向着体型复杂以及功能更加丰富多样的综合性方向发展。在同一个建筑当中,沿房屋高度方向的建筑功能会发生变化,这种不同用途的楼层需要大小不同的结构形式,因此,为了实现这种结构布置,在进行高层建筑建设的过程当中,我们就必须在结构转换的楼层设置相应的转换层,以便能够更好地满足建筑在底部布置有较大空间的要求,同时为建筑提供更大的出入口。

关键词:高层建筑;转换层结构;应用;发展

近些年来,随着时代的不断发展,建筑的整体也朝着体型复杂以及功能更加多样化的综合型方向发展,这也就使得建筑当中的相应结构形式也变得更加复杂多样,而随着这种建筑物数量的逐渐增多,转换层结构也就顺应形势出现在了高层建筑当中。我们所提到的转换层属于水平结构,在高层建筑当中应用转换层可以改变建筑当中下方楼层柱子的排列,创造更大的空间,并且将上部荷载传递到下面相对少而大的几根柱或者是几片墙上。通常来说,转换层当中的大梁很大,可以达到一两个楼层高,甚至更高。因此,本文将简单对高层建筑转换层架构的应用以及发展进行分析,希望能够对高层建筑的建设起到促进作用。

1高层建筑转换层结构的形式以及应用

高层建筑当中转换层结构的分类与设计原则现代高层建筑中,同一栋楼通常来说都是住宅、办公楼、商场以及文化娱乐设施为一体,不同的用途对开间以及结构形式方面所提出的要求也都有所不同,因此,为了更好地满足市场对建筑所提出的更多的要求,就需要根据实际情况对多种转换层进行更加科学合理的利用。因此,以下我们将简单对高层建筑转换层结构的形式以及应用进行简单分析。

1.1梁式转换层

就我国目前高层建筑的转换层应用来说,梁式转换层是使用最为广泛的一种技术,这种转换层主要是对框架进行利用,将大部分的剪力墙抬起来,一部分落地,用一大截面的托梁来对剪力墙以及框架的交界处进行过渡,因为梁式的设计以及施工方面都较为简单,所以在进行传力的过程当中具有较为清晰的传力路径,受力方面比较明确,可以抵御七级到八级的地震。但是除此之外,梁式转换层因为梁式自身所具备的重力是较大的,所需要使用到的材料数量也较多,在进行计算分析时的过程也较为复杂,所以通常情况下来说,在进行高层建筑建设的过程当中如果出现上下部结构差异较大,轴线纵横交错并且距离较大时我们会应用这种梁式转换层对高层建筑进行设计

1.2桁架式转换层

高层建筑当中在应用这种转换层的过程当中一般来说在荷载的作用下,桁架会承受轴向拉力或者是压力,使整个材料的强度能够得到更加充分的利用,同时可以增大刚度,减轻自重,较大跨度的承重结构和高耸结构较为实用。但是在实际使用桁架式转换层的过程当中应该对桁架的用途、材料以及支撑方式进行综合的考虑。一般来说,高层建筑当中上部是住宅,下部是商场,具有管道设备层的情况下在选择转换层时会选择桁架式转换层进行使用,通常来说是根据上下柱网以及周线的位置在设备层的空间设置相应的桁架,通过桁架将建筑上部的柱墙荷载传到下部,从而保证设备管道能够在桁架内部进行穿行。但是在应用这种方式的过程当中我们需要注意,在建筑当中,一般要求具有三米以上的桁架转换层,并且需要上部集中荷载的中心能够与上弦结点对齐。

1.3板式转换层

在高层建筑进行建设的过程当中,如果建筑的结构上下柱网轴线交错太多,已经无法应用梁式转换层进行承托,我们就应该选择板式转换层进行使用。相比于梁式转换层来说,板式转换层可以更加灵活的对下层柱网进行布置,不用与上层的结构对齐,但是与梁式转换层相比,这种转换层的自重要更大,所需要消耗的材料要更多。因为板式的厚度需要根据实际的建筑情况来选择,有的时候厚度为三米,因此抗震效果并不是非常明显,同时,因为板式的自重较大,在出现地震时因为地震的作用较大,所以可能扩大下部楼层的层间侧移,上下部因为层间侧移的出现对刚度产生影响,导致刚度变小,加快了建筑的上下部塑性变形。因此,在经常发生地震的地区,我们在选择转换层的时候如果可以选择其他转换层尽量不去选择板式转换层进行应用。

1.4箱式转换层

从实际上来看,箱式转换层是由梁式转换层发生变化所产生的一种转换层,这种转换层一般是用在上下层的转换、柱网尺寸的扩大以及轴线的错位一些情况当中。通常来说,这种转换层会设置一道大梁在楼层的上下部同一条轴线上,钢筋混凝土墙根纵横的组合梁较差,底部和顶部用钢筋混凝土厚板,这也就使整个的箱型转换层具有了较大的刚度,并且结构较为完整,拥有了更大的承载力。但是这也就要求我们需要大空间底层架构平面合理进行布局来保持平衡,适用于大跨度或者是承托荷载较大的柱墙。

2高层建筑中转换层结构的发展趋势

从上个世纪七十年代中期开始,我国就开始尝试使用底层大开剪力墙结构,转换层结构的工程应用发展十分的迅速,在高层建筑当中转换层结构的应用也变得越来越多样化,向着更好的方向发展,主要体现在了以下几个方面:第一、钢筋混凝土转换层的应用。近些年来,我国建筑越来越多的向着高层以及超高层发展,因此,转换层结构当中转换构件承托的层数也就变得越来越多,同时,因为建筑本身的种种限制,在转换层结构当中使用钢筋混凝土材料已经成为了一种必然的发展趋势。第二、预应力转换层的应用。在将高层建筑转换层选择的过程当中科学合理的加入预应力技术可以为整个工程带来更多的优势,例如可以更加有效地减小截面的尺寸,对裂缝进行控制、减轻转换层的支撑负担。因此,我们可以看出,预应力混凝土结构十分适合用于建造承重荷载的大跨度转换层当中,同时,这种技术的应用自重较轻,可以有效地建设高材料方面的应用数量,节约成本。第三、转换梁受力性能改变。我们在实际进行设计的过程当中可以发现,通常来说是根据转换梁的抗剪承载力来确定转换梁的截面尺寸,因此,截面尺寸往往较大,由于梁很强,如果在进行处理的过程当中没有处理好就很容易出现强梁弱柱的情况,这种情况对建筑整体的抗震性会产生十分不利的影响。另一方面来说,采用转换梁会或多或少的对建筑的使用空间造成相应的影响,对建筑的通风以及采光等方面产生影响,如果要开设洞口的话,建筑就会产生十分明显的应立即住现象,因此,我们需要不断地寻求新的转换结构形式并且改善转换梁柱的受力性能,保证高层建筑的整体质量。第四、传统抗侧力结构形式的改善。在高层建筑建设的过程当中,传统的抗侧力结构形式已经无法满足于现阶段我国高层建筑所提出的多功能以及综合性的发展要求,因此,我们在不断发展的过程当中,应该不断的根据高层建筑的实际情况对抗侧力结构形式进行相应的改善以及创新,使抗侧力结构形式能够更好的满足现阶段我国高层建筑的实际需求。

结语:就我国现阶段高层建筑的发展来说,转换层结构在整个高层建筑当中都起到了至关重要的作用,同时也是高层建筑当中的一种新型的结构形式,在高层建筑当中的应用变得越来越广泛,对建筑行业的发展起到了十分重要的促进作用。我们在进行高层建筑建设的过程当中,应该根据高层建筑的实际情况选择更加合适的转换层结构进行使用,并且合理的进行布局,认真对待所出现的相关问题,在实际中不断进行探索,提高高层建筑的安全性以及可靠性。

参考文献:

[1]唐兴荣,何若全.高层建筑中转换层结构的现状和发展.苏州科技学院学报(工程技术版),2001.

[2]于桂娟.高层建筑中转换层结构的现状和发展[J].房地产导刊,2013.

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