关于建筑转换层结构的设计的要点分析

2016-03-16陈奇

环球市场 2016年4期

关键词：桁架剪力墙抗震

陈奇

身份证：330621198808286353

关于建筑转换层结构的设计的要点分析

陈奇

身份证：330621198808286353

近年来，在建筑工程中，转换层的设置已经成为常用措施。转换层的增设在一定程度上提升了建筑工程设计难度，为了实现科学设计，对于转换层的具体特点，具体的结构形式就应该有深入了解。这样才能够实现科学设计。

建筑工程；转换层；结构设计

前言

在建筑物中，转换层是非常多见的结构，因此，对转换层设计特点进行全方位的掌握，才能更好地发挥其在建筑中的作用，使建筑达到更好的效果和目的，保证建筑物的使用寿命，同时也能更好地促进我国建筑业的发展。

1　建筑转换层结构形式

1.1梁式转换

在现在的建筑工程发展过程中，梁式转换是现阶段我国高层建筑中较为常用的结构形式；在应用过程中，能够实现直接传力，方便工作人员对工程进行计算，并且所需要成本较低。

1.2箱式转换

所谓的箱式转换主要指的是单向托梁以及双向托梁和厚度较大的上下层楼板通过浇筑形成一个整体，箱型整体受力，形成一个刚度较强的箱式转换。

1.3板式转换

在实际的建筑工程中，如果建筑的转换层上下柱网的分布显示不均匀，或者错开较多，不能直接使用梁直接承托，然后可以将其作为厚板，形成转换层。另外，结构设计人员还应该积极对建筑抗剪性以及韧性进行分析，并且板的厚度通常不小于2m，自身的重量较大，所以，施工难度较大。

1.4桁架转换

在建筑转换层设计过程中，桁架转换自身存在较为明确的受力状态，并且自身的重量以及抗震性能较好，另外，还能有效的节约建筑的空间，一定程度上降低了建筑工程的成本；但是，在实际的建筑工程发展过程中，桁架转换的受力节点较为复杂，相应的设计难度较大，施工难度大，严重限制了此种结构形式的使用。桁架转换在设计过程中，工作人员应该注意以下问题，桁架转换的高度一般都大于3m，如果桁架转换转换层的高度较小，就会导致斜压腹杆会形成超短柱，使得建筑结构的承载力及延性，对建筑工程的质量造成一定的影响。设计工作人员应该保证上弦节点和上部集中荷载中心对齐，实现了受力均匀，使得其作用最大化；相关工作人员在上下弦及斜拉腹杆中施加预应力，一定程度上减少了相应构件的截面，也改变了受力状态。

1.5巨型框架转换

在建筑工程发展过程中，巨型框架转换主要是由矩形柱以及竖向筒体、大梁构成，因此，也被成为多次梁式转换，此种结构具有良好的抗震性能。巨型框架转换在设计过程中，设计人员应该采用模拟施工过程的方式进行设计，并且，在结构没有固定前，积极的采取相应的措施，解决临时支撑的问题，保证其刚度能够符合实际的施工要求。

2　建筑转换层结构设计要点分析

2.1转换层的竖向设计

在对建筑物的结构进行转换设计时，应该从建筑物的具体实际出发，依据建筑本身的设计结构来进行安排与改变。转换层的刚度应该得到保证，否则会使得建筑出现受力不均的现象。因此，转换层在竖向设计时应该注意以下几个问题：首先，要保证上部竖向结构与落地结构的贯通性；其次，在对转换层的上下部分进行设计时，要将水平转换层设计成直接传力，而避免复杂多变的传力结构，在选择平厚板时，要选择那些对建筑传力与稳定性有很大帮助的；最后，要保证建筑物的转换层在下部结构中的侧向刚度，同时要减小上部结构的侧向刚度，这样才能使转换层的上下结构的侧向刚度接近，从而保证建筑物的质量。

2.2合理设计剪力墙

剪力墙在建筑物中如果设计不合理，会影响转换层上下部分刚度的传递情况，为了避免出现这一现象，可以采取以下几种方式来进行控制：第一是弱化转换层上部的刚度，尽可能地不在上面部分安排剪力墙；第二是大大加强下半部分的刚度，必要之时，还可以安排落地剪力墙，但要保证剪力墙分布均匀，不能过于集中。

2.3选择合适的结构刚度

在建筑中的转换层设计中，要严格地把握转换层的刚度，它关系到整个建筑物的稳定性。如果刚度过大，会加大竖向结构的应力，不能充分发挥转换层的作用，使建筑在地震时受到更大的破坏，而且还加大了材料的用量，从而加大了建筑成本；反之，如果刚度过小，就会使转换层的上部在竖向结构方面和其他竖向结构有不小的沉降差，导致次应力的发生，同样会加剧建筑的不稳定性。

2.4轴压比和落地剪力墙之间的间距控制

因部分框支转换结构框支柱失效将导致转换层上部结构破坏严重甚至失效，框支柱的轴压比限值应比同抗震等级的普通框架结构，框架剪力墙结构中的框架柱更为严格。一级抗震等级为0.60，二级抗震等级为0.70.关于落地剪力墙，应该在其间距方面加以控制，在选择材料时，要选择那些比较厚重的楼板，厚度应大于200mm。同时要减少楼板的开洞数，尽可能使用双向双面钢筋，在角落处还要铺设斜筋，避免在地震发生时建筑物因受力不均而发生破裂、坍塌等事故。因此，应该把握好剪力墙之间的间距。

2.5转换层的抗震设计

在考虑到建筑物的抗震性能时，必须对转换层的高度进行一定限制。如果转换层位于高处，那么建筑的受力分布产生突变，从而影响建筑的抗震能力。同时，不落地剪力墙所承受的剪力会经过楼板传给落地剪力墙。如果转换层处在较高位置，剪力在传递时就会遇到各种阻力，从而影响其准确的传递方向，且高位地震力较大。而落地剪力墙则会在这样的压力下发生破裂，框架剪力墙无论在转换层的上部，还是下部，都容易遭到破坏，因此形成薄弱层。所以，为了建筑的安全与稳定，尽可能地降低转换层的高度，如果确有必要在高处，可以强化框支柱抗震等级，最高为特一级。

加强对抗震结构的改进，除了转换层已经是框架加核心筒结构的抗震级别和筒中筒结构的抗震级别不用再提高。在目前我国的大部分建筑中，已经使用了底部加核心筒这种形式，但是仍旧不能应对等级较高的地震所带来的破坏力。上部竖向构件不能很好地贯穿到下部，使转换层成为薄弱环节，因此，地震剪力就应该在原来基础上乘以1.25倍。因此，在对转换层设计时，不能仅从侧向刚度的角度来考虑，认为刚度达到了标准楼层就不存在问题。相应的增大转换结构构件在水平地震力作用下的内力值。

在对转换层的构件进行计算时，还应考虑竖向地震的作用，采取反应谱方法或是动力时程的办法。近似计算，可将转换构件在重力荷载标准作用下的内力乘以增大系数1.1 即可。转换柱内力应该增大幅度，在适当范围内不断提高。由于转换层在地震中受到的损坏不小，因此，抗震设防要求较高的建筑就应该采取更为保险的结构形式，要依据建筑本身的高度，所需要的设防烈度、结构类型、构件种类，采取相应的防震等级来完成设计与构造。