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摘要:在建筑工程项目,尤其是高层建筑中,转换层结构是不可或缺的重要内部结构之一,其设计质量对于完善建筑使用功能,确保建筑使用安全等有着十分重要的意义。本文结合建筑转换层的相关概念,对转换层结构的设计问题进行了探析和讨论。
关键词:建筑;转换层;结构设计
前言:随着人们生活水平的不断提高,其对于自身的居住空间提出了愈发严格的要求,建筑的风格样式日趋丰富,其结构的稳定性和安全问题也受到了越来越多的重视。在建筑工程中,转换层是一种非常常见的内部结构,做好转换层设计工作,能够有效保证建筑使用功能的充分发挥,同时提升其抗震性和稳定性,保证建筑工程的使用安全。
1 建筑转换层的相关概念
转换层是高层建筑施工中一种常见的建筑内部结构,主要是建筑不同楼层的结构和使用功能存在差异性,需要通过设置转换层的方式进行过渡,以实现对楼层上下部结构与设施的转换。例如,在我国城市高层建筑中,常常会采用商业功能与住宅功能相互结合的模式,利用建筑下部构建举架相对较大的大跨度空间以作商用,上层则采用相对紧密的设计,体现建筑的居住功能,这样能够对有限的空间进行最大限度的利用。而在商业层与住宅层相互连接的位置,为了实现结构的明确划分,需要设置相应的转换层,实现对不同结构受力情况的调整,以保证建筑的使用安全。在建筑工程中,转换层的功能和作用主要体现在三个方面,一是能够对建筑剪力墙结构或者框剪结构进行转换,从而实现剪力墙与框架之间的变换;二是能够改变建筑内部上下层受力柱的分布情况,调整结构受力情况;三是能够同时改变建筑的结构轴网和结构形式,从而形成上下结构的不对称布置,满足不同的使用需求。因此,对于建筑设计人员而言,应该从建筑的特点及使用功能出发,对转换层进行合理设计,确保其功能的有效发挥,以保证建筑的稳定性和安全性。
建筑转换层结构的类型是多种多样的,一是梁式转换结构,一般是采用剪力墙、框支柱以及框支梁相互结构的形式,以提升转换层结构的刚度,其优点在于结构稳定性强,施工简单,也是我国应用最为广泛的转换层结构形式;二是板式转换结构,这种结构能够在转换层上,对结构形式和轴网进行随意布置,因此适用于建筑轴网布设相对困难的建筑工程。不过相对而言,板式转换结构的受力情况比较复杂,而且传力路径不明确,对于其受力分析困难,很容易使得转换层成为建筑整体的薄弱环节,降低其抗震性能,因此在使用时应该特别注意;三是桁架转换结构,相比梁式转换结构有着更加明确的受力状态,以及更小的自重,抗震性能也较好,能够有效保证建筑的使用安全,不仅如此,这种结构形式还可以节约建筑内部空间,降低工程成本。不过其节点设计的难度较高,对于建筑施工会带来一定的负面影响,同样需要根据工程的具体情况进行选择和使用;四是斜柱转换结构,这是一种相对特殊的转换层结构形式,可以保证混凝土承压能力的充分发挥,减少对于建筑内部空间的占用。在对其进行设计和应用时,应该关注结构内部的水平荷载,设计相应的圈梁或者拉梁,对水平荷载进行平衡,提升转换层的强度和刚度。
2 建筑转换层设计问题
2.1设计原则
从目前来看,在对转换层结构形式进行选择时,应该遵循以下几点设计原则:
(1)在建筑工程中,设置转换层之后,由于上下层结构形式的不同,建筑的纵向刚度会发生突变,从而成为建筑整体中的薄弱环节,很容易出现各种各样的问题。对此,在对建筑转换层将诶够进行设计时,应该综合考虑多方面的情况,尽可能在保证结构质量和稳定性的前提下,减少需要进行结构转换的纵向构件,并适当增加直接落地的縱向构件数量,从而实现对建筑刚性突变程度的控制,提升建筑结构的抗震能力。
(2)大量的研究实践表明,当转换层高度相对较低时,对于建筑重心和受力状况的影响也相对较小,建筑也会更加稳固。因此,在对建筑转换层结构进行设计时,应该立足建筑具体情况,尽可能降低转换层所处位置,以确保建筑结构的稳定性。
(3)在转换层结构设计中,应该适当弱化上部结构,强化下部结构,同时选择具有明确传力路径的设计模式,从而在保证工程质量的前提下,尽可能建筑转换层的施工难度和施工成本,更好地实现建筑的经济效益和社会效益。
2.2要点问题
(1)保证转换层刚度:在建筑工程中,转换层的高度直接决定了转换层乃至整个建筑结构的质量和稳定,尤其是在高层超高层建筑的设计和施工过程中,由于建筑本身的高度较高,体量较大,对于转换层所施加的垂直荷载与相对较大,加上转换层的存在会使得建筑在该位置初选垂直刚度的突变,因此很容易成为建筑的薄弱环节,降低建筑整体的抗震性能。因此,对于建筑设计人员而言,应该充分重视起来,从建筑的具体需求出发,对转换层进行设计,切实保证转换层的刚度,确保其不低于上层结构刚度的70%。在实际操作中,应该对转换层内部剪力墙的分布状况进行相应的调整,适当提高落地剪力墙的厚度,同时选择强度等级相对较高的混凝土进行施工,按照筒体结构,对纵横墙进行排列,从根本上保证建筑转换层的刚度,从而避免其对于建筑整体抗震性能的影响。
(2)合理安排转换层位置:建筑工程是一个非常复杂的系统性工程,其受力模式相对复杂,而且建筑内部所受应力的种类和分布等都会随着建筑高度的增加,逐渐发生变化,当建筑高度提升到一定范围后,其所受的各项作用力的效果会呈现出明显上升的趋势,从而给建筑工程设计工作带来更大的困难。对于建筑工程项目设计人员而言,应该从建筑具体结构入手,对转换层的位置进行合理设置,若转换层位置过高,则不仅可能导致其自身内部受力状况的改变,还可能在一定程度上影响上下层面的受力方式和刚度,从而使得转换层成为建筑中的薄弱环节,降低建筑的抗震性能。对此,应该立足建筑整体结构和使用功能,尽可能降低转换层所处位置,将其控制在三层以下,最高不能超过六层,以保证建筑结构的稳定性和可靠性。例如,在许多城市中的商业广场,一层到三层为商业步行街,四层以上为居民住宅,这种结构布局就是从转换层设置的角度考虑,以提升建筑的稳固性。
(3)确保建筑与转换层的有机融合:转换层作为建筑结构的重要组成部分,通过对其结构设计内容的调整,能够提升建筑与转换层的整体性,提高建筑工程的稳定性,延长其使用寿命。对于建筑设计人员而言,应该在保证质量的前提下,对转换层设计方案进行简化,使得建筑的刚度中心和质量中心相互对应,确保建筑转换层受力明确。同时,应该尽量避免采用板式转换结构,避免建筑出现刚度突变的现象,保证建筑的使用安全。
3 结语
总而言之,在当前城市化进程不断加快的背景下,建筑行业得到了迅猛发展,高层建筑以及综合性建筑的不断涌现,使得建筑转换层结构设计受到了建筑设计人员的重视和深入研究。本文从建筑转换层结构的概念出发,对其设计原则和种类进行了讨论,并对转换层设计中需要注意的要点问题进行了阐述,希望能够为建筑工程的建设提供一些参考。
参考文献:
[1]王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息,2011,(23):246.
[2]张玉石.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].科技创业家,2013,(10):31.
[3]韩文海.建筑转换层的结构设计探讨[J].产业与科技论坛,2011,10(14):60-61.
[4]孙鸿伟.关于高层建筑转换层的结构设计分析[J].四川水泥,2014,(11):110,113.
关键词:建筑;转换层;结构设计
前言:随着人们生活水平的不断提高,其对于自身的居住空间提出了愈发严格的要求,建筑的风格样式日趋丰富,其结构的稳定性和安全问题也受到了越来越多的重视。在建筑工程中,转换层是一种非常常见的内部结构,做好转换层设计工作,能够有效保证建筑使用功能的充分发挥,同时提升其抗震性和稳定性,保证建筑工程的使用安全。
1 建筑转换层的相关概念
转换层是高层建筑施工中一种常见的建筑内部结构,主要是建筑不同楼层的结构和使用功能存在差异性,需要通过设置转换层的方式进行过渡,以实现对楼层上下部结构与设施的转换。例如,在我国城市高层建筑中,常常会采用商业功能与住宅功能相互结合的模式,利用建筑下部构建举架相对较大的大跨度空间以作商用,上层则采用相对紧密的设计,体现建筑的居住功能,这样能够对有限的空间进行最大限度的利用。而在商业层与住宅层相互连接的位置,为了实现结构的明确划分,需要设置相应的转换层,实现对不同结构受力情况的调整,以保证建筑的使用安全。在建筑工程中,转换层的功能和作用主要体现在三个方面,一是能够对建筑剪力墙结构或者框剪结构进行转换,从而实现剪力墙与框架之间的变换;二是能够改变建筑内部上下层受力柱的分布情况,调整结构受力情况;三是能够同时改变建筑的结构轴网和结构形式,从而形成上下结构的不对称布置,满足不同的使用需求。因此,对于建筑设计人员而言,应该从建筑的特点及使用功能出发,对转换层进行合理设计,确保其功能的有效发挥,以保证建筑的稳定性和安全性。
建筑转换层结构的类型是多种多样的,一是梁式转换结构,一般是采用剪力墙、框支柱以及框支梁相互结构的形式,以提升转换层结构的刚度,其优点在于结构稳定性强,施工简单,也是我国应用最为广泛的转换层结构形式;二是板式转换结构,这种结构能够在转换层上,对结构形式和轴网进行随意布置,因此适用于建筑轴网布设相对困难的建筑工程。不过相对而言,板式转换结构的受力情况比较复杂,而且传力路径不明确,对于其受力分析困难,很容易使得转换层成为建筑整体的薄弱环节,降低其抗震性能,因此在使用时应该特别注意;三是桁架转换结构,相比梁式转换结构有着更加明确的受力状态,以及更小的自重,抗震性能也较好,能够有效保证建筑的使用安全,不仅如此,这种结构形式还可以节约建筑内部空间,降低工程成本。不过其节点设计的难度较高,对于建筑施工会带来一定的负面影响,同样需要根据工程的具体情况进行选择和使用;四是斜柱转换结构,这是一种相对特殊的转换层结构形式,可以保证混凝土承压能力的充分发挥,减少对于建筑内部空间的占用。在对其进行设计和应用时,应该关注结构内部的水平荷载,设计相应的圈梁或者拉梁,对水平荷载进行平衡,提升转换层的强度和刚度。
2 建筑转换层设计问题
2.1设计原则
从目前来看,在对转换层结构形式进行选择时,应该遵循以下几点设计原则:
(1)在建筑工程中,设置转换层之后,由于上下层结构形式的不同,建筑的纵向刚度会发生突变,从而成为建筑整体中的薄弱环节,很容易出现各种各样的问题。对此,在对建筑转换层将诶够进行设计时,应该综合考虑多方面的情况,尽可能在保证结构质量和稳定性的前提下,减少需要进行结构转换的纵向构件,并适当增加直接落地的縱向构件数量,从而实现对建筑刚性突变程度的控制,提升建筑结构的抗震能力。
(2)大量的研究实践表明,当转换层高度相对较低时,对于建筑重心和受力状况的影响也相对较小,建筑也会更加稳固。因此,在对建筑转换层结构进行设计时,应该立足建筑具体情况,尽可能降低转换层所处位置,以确保建筑结构的稳定性。
(3)在转换层结构设计中,应该适当弱化上部结构,强化下部结构,同时选择具有明确传力路径的设计模式,从而在保证工程质量的前提下,尽可能建筑转换层的施工难度和施工成本,更好地实现建筑的经济效益和社会效益。
2.2要点问题
(1)保证转换层刚度:在建筑工程中,转换层的高度直接决定了转换层乃至整个建筑结构的质量和稳定,尤其是在高层超高层建筑的设计和施工过程中,由于建筑本身的高度较高,体量较大,对于转换层所施加的垂直荷载与相对较大,加上转换层的存在会使得建筑在该位置初选垂直刚度的突变,因此很容易成为建筑的薄弱环节,降低建筑整体的抗震性能。因此,对于建筑设计人员而言,应该充分重视起来,从建筑的具体需求出发,对转换层进行设计,切实保证转换层的刚度,确保其不低于上层结构刚度的70%。在实际操作中,应该对转换层内部剪力墙的分布状况进行相应的调整,适当提高落地剪力墙的厚度,同时选择强度等级相对较高的混凝土进行施工,按照筒体结构,对纵横墙进行排列,从根本上保证建筑转换层的刚度,从而避免其对于建筑整体抗震性能的影响。
(2)合理安排转换层位置:建筑工程是一个非常复杂的系统性工程,其受力模式相对复杂,而且建筑内部所受应力的种类和分布等都会随着建筑高度的增加,逐渐发生变化,当建筑高度提升到一定范围后,其所受的各项作用力的效果会呈现出明显上升的趋势,从而给建筑工程设计工作带来更大的困难。对于建筑工程项目设计人员而言,应该从建筑具体结构入手,对转换层的位置进行合理设置,若转换层位置过高,则不仅可能导致其自身内部受力状况的改变,还可能在一定程度上影响上下层面的受力方式和刚度,从而使得转换层成为建筑中的薄弱环节,降低建筑的抗震性能。对此,应该立足建筑整体结构和使用功能,尽可能降低转换层所处位置,将其控制在三层以下,最高不能超过六层,以保证建筑结构的稳定性和可靠性。例如,在许多城市中的商业广场,一层到三层为商业步行街,四层以上为居民住宅,这种结构布局就是从转换层设置的角度考虑,以提升建筑的稳固性。
(3)确保建筑与转换层的有机融合:转换层作为建筑结构的重要组成部分,通过对其结构设计内容的调整,能够提升建筑与转换层的整体性,提高建筑工程的稳定性,延长其使用寿命。对于建筑设计人员而言,应该在保证质量的前提下,对转换层设计方案进行简化,使得建筑的刚度中心和质量中心相互对应,确保建筑转换层受力明确。同时,应该尽量避免采用板式转换结构,避免建筑出现刚度突变的现象,保证建筑的使用安全。
3 结语
总而言之,在当前城市化进程不断加快的背景下,建筑行业得到了迅猛发展,高层建筑以及综合性建筑的不断涌现,使得建筑转换层结构设计受到了建筑设计人员的重视和深入研究。本文从建筑转换层结构的概念出发,对其设计原则和种类进行了讨论,并对转换层设计中需要注意的要点问题进行了阐述,希望能够为建筑工程的建设提供一些参考。
参考文献:
[1]王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息,2011,(23):246.
[2]张玉石.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].科技创业家,2013,(10):31.
[3]韩文海.建筑转换层的结构设计探讨[J].产业与科技论坛,2011,10(14):60-61.
[4]孙鸿伟.关于高层建筑转换层的结构设计分析[J].四川水泥,2014,(11):110,113.