基于建筑转换层结构设计问题的研究

2015-10-29梁广

建材与装饰 2015年9期

关键词：岑溪市剪力墙抗震

梁广

（岑溪市建筑设计院岑溪市　543200）

基于建筑转换层结构设计问题的研究

梁广

（岑溪市建筑设计院岑溪市543200）

因经济的不断发展，致使建筑要求的完善性也越来越高，要求对高层住宅楼房的主体结构进行设计时一定要有转换层。本文笔者主要对建筑的转换层特征进行阐述，针对转换层的结构布置、转换层设计中应该注意的相关问题等进行分析，以期为建筑转换层的结构设计提供有利条件。

建筑；转换层；结构设计；问题

1　前言

伴随国内社会经济不断发展，高层建筑也随着不断产生，而在高层建筑中其上部通常都需要较多墙体对空间进行相应的分隔，进而达到住宅户型需求，对于下部则比较希望其有一个足够大的、相对灵活的空间。当建筑的上部楼层中一些竖向构件无法直接连续、贯通的落到地面时，为使其达到建筑的要求必须对建筑上下中的各个结构体系进行转换，这就要求建筑施工中必须对其转换层进行相应的设计，注意设计中的相关问题，进而才可以对工程成本进行有效的控制。

2　分析建筑结构的转换层特点

伴随高层建筑持续、快速的发展，建筑逐渐转变为功能多样、体型较为复杂的综合性的发展方向，进而致使建筑结构的形式也越来越复杂，使高层建筑的结构转换层设计工作越来越突出，而高层建筑中其转换层的特点主要有以下的几点：建筑转换结构中的构件要承受从建筑上部结构中传承下来的竖向荷载、悬挂下部中的多层荷载，进而就会使转换结构的构件内力增加，而对转换结构的构件设计进行控制的因素主要是竖向的荷载。对于转换结构的构件而言，其结构跨度较大，转换结构的构件竖向挠度是一项必须严格进行控制的主要目标。必须确保转换结构的刚度、强度达到相关标准，才可以使结构的构件截面尺寸加大、增高。因为结构中设置了相应的转换层，因而建筑物的刚度均匀性就会遭受一定的破坏，使力传递的途径发生改变，成为竖向的不规则的结构，进而决定建筑转换层的结构无法利用一般的结构对其进行设计、分析。其中，竖向的不规则的结构定义及其类型如表1所示。

表1　竖向的不规则结构的定义及类型

3　对建筑的转换层结构进行设计时必须重视的问题

3.1应该注意转换层结构的具体布置

对建筑中转换层结构进行布置的过程中，必须注意下面的几点问题：①应主语转换层建筑结构，由于转换层的上部结构中有的竖向构件无法直接贯通、连续到地面，所以布置时一定要设置可靠、安全的转换部件。并根据已有的研究结果和工程经验，利用空腹桁架、转换大梁、箱形结构、桁架、空腹桁架、厚板、斜撑等形式来设计转换构件。②在地震区中厚板转换的使用经验相对较少，因而可以在Ⅵ度抗震、非地震区的设计中进行使用，在空间较大的地下室中，由于周围具有相应的约束作用，因而地震反应与地面以上框支结构相比显得较小，所以进行Ⅶ度和Ⅷ度的抗震设计过程中，可以利用厚板的转换层对地下室进行设计。③一定要注意不可以在框支剪力墙部位的转换梁的上层墙体上设置边门洞、且中柱的上方也不可以设置门洞。相关的分析及试验研究显示，如果在这部位设置门洞，会导致框支梁剪力不断加大，而边门洞的小墙肢上的应力就会比较集中，进而容易对其造成严重的破坏。另外，筒体与落地剪力墙之间的洞口应设置在墙体中部，进而就可以让使各面落地剪力墙的肢受力更加均匀，使其破坏性得以降低。

3.2设计建筑转换层结构时必须使其刚度得到有效保证

在建筑的转换层结构中，对上部、下部结构中侧向刚度的比机进行计算的过程中，应将各构件弯曲、剪切、轴向变形等给结构侧移造成的影响考虑进去，进而才可以使转换层刚度得到保证。而且转换层高度直接决定着转换层甚至是整个建筑物的质量，尤其是对高层建筑物进行设计及施工时，建筑的重量特点及其自自身的高度决定转换层结构需要承受的垂直荷载比较大，且转换层结构比较容易使建筑物转换层的部位发生刚度突变现象，进而导致转换层发展成建筑物中一个最为薄弱的环节，使建筑抗震性能大大降低。因此，对建筑物的结构转换层进行设计的过程中，一定要保证转换层结构的刚度与上层结构的刚度相比不低于70%；对于转换层结构内部的强力墙分布情况应该合理对其进行调整，可以适当将落地剪力墙厚度提高，利用具有较高强度等级的混凝土来进行施工，而且排布纵横墙时应根据筒体结构来进行操作，进而才可以使转换层刚度得到有效的保证，从而确保建筑物抗震性不会受到相应的影响[1]。

3.3应该注意剪力墙对转换层刚强度带来的影响

在转换层的剪力墙布置中，能够可以对其进行合理的布置对上、下刚强度传递有直接的影响，想要确保转换层中上、下结构刚度不出现突变情况，一定要注意以下的两点内容：①应尽量将转换层上部刚度减少，其将住宅上部中剪力墙的设置减少，尽量能不用设计就不进行设计，进而让墙肢尽可能的缩短。②应加大下部转换层的刚度，前提必须是其使用功能的允许，进而在打空间内设计落地的剪力墙，落地剪力墙布局一定要均匀，其不可以太过集中。

3.4提升建筑物及转换层的整体性

在转换层设计过程中，可以通过对转换层的设计内容进行调整来提升建筑物以及转换层的整体性，这样就可以使建筑物的整体稳定性都得到提升，进而使建筑物的寿命得到延长。因此，在设计时一定要注意其整体性，应该尽量根据转换层上、下层间的轴网来对其设计方案进行简化，进而使建筑物转换层的刚度中心、质量中心相对应，从而对转换层受力进行相应的明确，有效防止板式转换结构的使用，避免建筑物产生刚度突变情况，最终达到不断提升建筑物、转换层整体性的意义[2]。

4　转换层的设计原则分析

4.1必须遵循精简竖向构件的设计原则

对建筑的转换层结构进行设计时首先应该遵循精简竖向构件的原则，因为对转换层进行设置的过程中，不避免的会致使建筑物纵向刚度发生突变现象，其该问题也导致建筑物成为设计过程中一项比较薄弱的环节。因此，转换层设计人员对其进行设计的过程中，必须尽可能减少使用较多的纵向构件，应适当增加直接能够与地面进行接触的纵向构件的使用，进而降低建筑刚性突变现象的产生，使建筑的抗震能力得以大大提升，增强建筑的稳定性。

4.2必须遵循宜低不宜过高的设计原则

在设计过程中应该遵循的另一原则主要就是转换层可以相对较低，但是绝对不可以太高。设计建设物中转换层结构时，如果转换层高度相对较低的话，也不会对建筑物造重心、受力情况造成较大的影响，且还会使建筑物的稳固性提升。但是，反之则会对其带来较大的影响。因此，对转换层进行设计的过程中，设计人员一定要根据让转换层的位置设置偏低原则进行设计，最终才可以使转换层结构的质量得到保证[3]。

4.3必须遵循弱上强下的设计原则

设计中应该遵循的最后一项原则是弱上强下的设计原则，就是设计转换侧结构时应尽可能的让下部结构强化，但是上部结构则必须尽可能的进行弱化。而且必须在保证工程质量的同时，对施工成本有效的进行控制，使其成本能够得到有效节约。