转换层结构设计浅析

许化彬

(郑州大学综合设计研究院有限公司,河南 郑州 450000)

在现代建筑中,转换层已经成为了非常常见的结构,在各种高层建筑中被广泛应用。通过转换层的加入和利用,使得建筑物能够更好的承载重量,建筑向更高的方向发展,在建筑用地越来越紧张的现在,对于充分利用建筑用地,发挥建筑物应有的作用具有重要意义。研究转换层的结构,可以更好的推动建筑行业的发展。

1 转换层的作用特点

随着经济的发展,现代的建筑越来越向着大型化、复杂化的方向转变,综合性的建筑中,不同楼层之间的使用功能和结构性也是各不相同的,这大大提升了建筑的设置建造难度。建筑物的转换层作为建筑当中的过渡结构设置在建筑物内部,可以对楼层上下各异的结构进行转换,以此来防止不同结构之间转变过大导致的结构受力偏差,是大型建筑物重要的安全保障,在现代建筑学理念中占据着不可代替的作用,具体的转换层结构如图1所示。转换层在建筑中起着承上启下的作用,在整体建筑中承受着极大的负荷,一旦出现问题,整栋建筑都会受到影响。因此在设计转换层的结构时要结合实际,根据建筑物的自身结构特点来设计转换层,确保转换层发挥应有的作用,保证建筑物的使用安全。

图1 转换层结构示意图

2 转换层的设计方案

2.1 遵循建筑物的实际

现在已经进入了建筑物的“个性化时代”,随着时代的发展,建筑所起到的审美作用越来越受到人们的关注。现在的建筑已经不是千篇一律的方块式结构,越来越多的新建筑出现了完全不同于以往的样式与结构。因此,在设计转换层的时候,不能因循守旧照本宣科,要结合实际,遵循建筑物设计的客观存在来设计转换层。在设计选择转换层之前,首先要清楚建筑物的设计方案和设计需求,这样设计人员才能了解建筑的问题和需求,结合建筑物设计方案来设计出最符合要求和客观实际的转换层。转换层设计人员只有充分研究建筑物整体设计图,才能有针对性的实现建筑物的需求,从梁式、箱式、桁式、框架式等转换层结构中挑选出最符合的结构,更好的适应建筑的需要。

例如,现在有一些建筑追求不对称结构,甚至还有上大下小的建筑出现,这类建筑由于形态所限,其上下层结构中柱网容易偏离过大,导致建筑出现问题。此时,梁式结构是这些建筑的最佳选择,通过梁式的转换层,在承重量大的同时,还能对齐上部轴网和下部轴网,更好的保证建筑的科学受力,保证建筑安全。

2.2 确保转换层的强度

转换层是楼体中承载重量,调整重心的重要保障,转换层的好坏,可能会影响到整个建筑物的质量。由于建筑结构的限制,有时转换层可能会承受巨大的压力,想要保证建筑的稳定安全,必须要确保转换层有足够的强度。为了确保转换层的安全,建筑设计规定,转换层的刚性结构不可以低于其上层结构的 70%。为了达到这一标准,可以提高转换层剪力墙的厚度,保证其稳固。并且,在浇筑的过程中采用比起普通建筑更为优质的混凝土,从材料和设计上保证转换层的刚度。

另外,在进行转换层的抗震结构设计时,设计人员需要注重框支柱的强度,结合地震等级,应用框支柱的柱顶弯矩进行配筋的设计。与此同时,在进行框支柱的剪力调整时,设计人员需要根据表1的标准进行框支柱的设计,确保其地震剪力满足标准规范。

表1 转换层框支柱的设计标准

2.3 合理安排转换层位置

转换层是建筑物中的受力层,在大型建筑中能起到承载压力、提高建筑物稳定性、安全性和抗震性的作用。但转换层的安排也是有要求的,要根据建筑的实际情况,分析受力情况,合理安排转换层的所在位置。越高的建筑物,其自重就越大,且伴随着建筑物的不断增高,楼内的结构越来越复杂,因此高层建筑物的受力模式比起小型建筑物更加复杂,建筑物内部的受力也会随着建筑物高度的变化而变化,何况,大型建筑物可能还会面临诸如地形、风力等外界因素的影响。因此,到达一定高度的建筑物会比普通建筑物承受更大的压力、具有更多的变数,在对建筑物进行设计时,就需要更多的考量,合理的安排转换层的位置也是其中之一。如果转换层的位置设置的过高,可能会改变转换层内部的受力状况,在影响转换层安全的同时,也影响到了上下层面的刚度和受力方式。自身被受力扭曲的转换层不仅不能承担建筑的受力,还会使转化层反而成为建筑物中的薄弱环节,对建筑物的抗震能力和安全性造成损害,因此,研究建筑物的受力,结合实际情况,正确的安排转换层的位置,是保证建筑安全的重要方式。

2.4 提高二者的整体性

转换层虽然是不会在楼层中开放的受力承载层,但仍然是建筑物的一部分,是不可分割的,因此,在设计中要注意,需要提高转换层与整个建筑物的整体性,使其融为一体发挥作用。想要提高二者的整体性,首先需要设计人员着眼于转换层的设计。设计人员在设计转换层的时候,应仔细了解建筑物设计图纸,明确建筑物的设计要求,只有了解这些,才能更好的掌控全局,在设计转换层结构的时候使其与整个建筑物更好的融为一体。注重转换层与建筑物之间的整体性,可以更加科学的保障建筑物的抗震性与稳定性,还可以延长建筑物的使用寿命。其次,设计人员应该对转换层的设计方案进行精简,分析受力,使其更好的符合建筑的整体要求,进行科学的受力分析,明确受力的方向与强度。通过受力的分析,使得二者的质量中心与刚度中心保持一致,更好的承载建筑,防止建筑物出现各种质量问题[1]。

3 结论

综上所述,随着现代建筑的不断发展,建筑中转换层的作用变得越来越重要,转换层的结构与设计也越发受到建筑者们的关注。转换层结构可以有效地转换重量、保持建筑重心,具有多种形式以应对不同的情况,在设计时,应当按照建筑物的要求设计、保证转换层强度、合理安排其位置、使转换层与整个建筑物融为一体,从而使转换层更好的发挥在建筑中的作用,促进建筑物更好的发展。