建筑工程中带斜柱转换结构的设计方法

孙涛 周萌

【摘要】多功能、多样化是现代建筑设计的趋势。卓越的建筑设计是发挥建筑功能的前提，而建筑设计中的结构设计，会对项目最终结果起决定性作用。在分层式建筑项目中，最经常被采用的结构类型——斜柱转换结构，因其施工相对简单、受力更加科学，越来越被行业认可。故此，对该结构进行研究分析，无论对设计优化还是实际施工均有要义。

【关键词】带斜柱转换结构；建筑工程；设计方法

1本结构介绍和优势分析

1. 1斜柱转换结构

斜柱转换是近年建筑工程行业内形成并逐步兴起的结构，具备完善的受力模式，而且表现出极好的经济性，被国内多个建筑项目设计及实际施工采纳运用。本结构可视为梁式/桁架两种建筑结构转换结合而成的新结构，故此又被称为具备桁架转换。本结构多见于较短墙肢或较密的上层柱网的建筑项目中。当所建项目的短肢剪力墙接近框支柱，而且转换梁上也没有跨中支柱时，其结构优势更加显著。

1.2优势介绍

过去惯用的梁式转换结构在建筑中往往支撑具备较大弯矩的剪力墙，结构断面大，需使用很多配筋，给施工造成较大困难，限制了项目工程技术运用发展。斜柱转换结构则规避了上述缺点，显然更为优越。不管从经济效益角度，还是从建筑功用角度看，甚至从受力模式角度分析，斜柱转换结构都具备明显优势。

1.2.1直接传导受力，布置更加灵活

斜柱转换结构能够直接把上部分建筑负荷力量直接传导给下部分建筑结构，无需中间梁间接传导，不但能减轻中间梁的受力，还能减小剪压比。一般来讲，中间梁的设计断面与剪压比相关，运用新结构能够减小断面，让梁变低，结构自身重量变轻，更好地利用层高优势。

1.2.2增大抗侧刚度（转换层）

由于斜柱是一种可抵抗侧力的结构，因此不但可以负担向下方向的重力，而且具备减少梁刚度、增大抗侧刚度（转换层）、更好抗震性等三大明显优势。梁、框支柱以及斜柱三者构成了的形状具有较高稳定性。斜柱转换结构多用钢筋和混凝土建成桁架，斜腹杆能够抵抗水平剪力导致的下压和横拉方向力量，完全能够达到剪力墙的抗力效果。由此可知，本结构显然很容易达到刚度比要求。

1.2.3给梁柱节点提供保护

采用传统转换梁时，一旦发生大震，梁柱节点很容易从梁端出铰，而采用本斜柱结构之后，发生大震时，斜柱会从其自身与梁的交汇点出铰，给梁柱节点提供了有效保护，增强了建筑的抗震能力。

1.2.4节省空间，优化建筑

斜柱转换结构能够更好的满足建筑构成需要，更好地保證采光同时，为管道施工提供便利。当建筑高度一定时，本结构比过去采用的梁式结构更省空间，建筑内部空间利用率因此被提高。

2研究现况

2.1向下受力的传导途径

通常而言，剪力墙通过以下三条途径传导向下受力。第一：墙体承受的向下力量首先会传导至方柱上部的转换梁上，随后再经由梁传导给方柱；第二，与前一种相同，墙体承受的向下力量首先传导至方柱上部的转换梁上，随后经由梁上拱结构传导给方柱；第三，墙体承受的向下力量首先传导至转换梁，随后传导给斜柱，最后传导给方柱。前两种途径可以将剪力墙体承受力量的六成传导给方柱。增大建筑混凝土材料的强度不但可以改善节点的承力性，还有效避免了当荷载过大时剪力墙突发非线性变化，并减小了梁内横拉方向的力量。

2.2实腹斜柱的机构优点

实腹斜柱结构和空腹斜柱结构相比，剪力墙体承受的负荷、应力都比较匀称，更接近传统梁式结构的受力转换模式。而空腹斜柱结构其受力转换点处的受力情况类似于轴心负荷模式，类似于桁架的斜杆负荷模式。

2.3裂缝分析

由于剪力墙底部弹性影响，墙体底部承受的压力通常分布均匀，而且转换梁的刚性强度越大，压力分布越发匀称，转换梁承受相应轴力以及弯矩亦随之增大，因此当引起剪力墙表面裂开的力量越大，便越可能竖向出现裂痕。若诱发剪力墙表面开裂的力量与刚度成反比时，往往斜向出现裂缝。

2.4转换梁具备的偏心受拉特点

转换梁（剪力墙体之间）是此类建筑中最关键的结构之一，具备十分显著的偏心受拉特点，在其与斜柱角点处弯矩及剪力较大。实际上，转换梁处对偏心方向拉力具有较强适应性，在加上剪力墙和斜柱共同作用下，刚度性能颇大。当承受向下力量时，斜柱和轴心承压结构相近。倘若结构同时受到向下和水平两个方向应力时，受力情况变得更加复杂，斜柱的中间部构通常只受到较小的偏心压力或拉力，两侧则既承受轴向荷载，也承受剪力作用，尤其是底部弯矩和剪力作用。故此，设计者务必以斜柱底端为其控制核心全面综合考虑完成设计。

3结语

总之，从实际的建筑项目应用实践可知，斜柱转换结构具备其他结构难以企及的优点，具有极强的实用性和推广潜力，前景十分宽广。若能广泛运用此结构，必然能够为建筑设计优化、项目施工简化、效率提升带来较大推动力。故此，相关人员应该进一步研究本结构的实际应用，总结其优劣势，充分发挥其优势，规避劣势，优化协助受力转换的建筑结构。在进一步减少成本、节省资源、降低造价的基础上，提高施工效率。

参考文献

[1] 李梦，申波，谢成吉.带新型斜柱转换的框支剪力墙结构力学性能分析[J].贵州大学学报（自然科学版）.2015（02）.

[2] 王澈泉，谢成吉，李梦.带斜柱转换的框支剪力墙结构工程应用对比分析[J].四川建材，2014（02）.