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摘要：本文首先對(duì)幾種最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換層做簡(jiǎn)要概述并分析了其工作原理，接著分析了轉(zhuǎn)換層在高層建筑中應(yīng)用時(shí)應(yīng)具備怎樣的布局和構(gòu)造原理，接著對(duì)其抗震性能和合理性進(jìn)行了分析，最后對(duì)一些新型轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：高層建筑轉(zhuǎn)換層抗震性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著城市化腳步的加快，高層建筑對(duì)于城市來(lái)說(shuō)早已是屢見(jiàn)不鮮。對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層更是當(dāng)下必不可少的一項(xiàng)任務(wù)及要求，轉(zhuǎn)換層能更好的讓高層建筑發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)和作用，方便了我們的生活。但由于其結(jié)構(gòu)的限制，抗震性能的強(qiáng)弱決定了整棟樓層的安全，因此，對(duì)轉(zhuǎn)換層的要求便更加嚴(yán)格。

1轉(zhuǎn)換層的幾種基本類(lèi)型和構(gòu)造原理

1．1梁式轉(zhuǎn)換層

轉(zhuǎn)換層樓板上層構(gòu)造的剪力要傳送給下層構(gòu)造，在本身承擔(dān)一部分壓力的同時(shí)還要承擔(dān)上部壓力。因此對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)構(gòu)造要求十分嚴(yán)格。梁式轉(zhuǎn)換層的構(gòu)造優(yōu)點(diǎn)十分突出，例如它的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，對(duì)于力的傳導(dǎo)和傳輸目的十分直接和明了，在大部分的高層建筑中都能被采用。

1．2箱式轉(zhuǎn)換層

當(dāng)某一層樓板的硬度條件與估算值存在偏差時(shí)，就要求在轉(zhuǎn)換層的上下各安裝一層樓板，從而增加樓層在受到力的作用下而不易發(fā)生形變，安裝后就會(huì)上下形成一個(gè)箱式構(gòu)造。采用箱式轉(zhuǎn)換層的好處是轉(zhuǎn)換層的受力導(dǎo)力平均，且轉(zhuǎn)換層在受力時(shí)抵抗彈性形變的能力大大增強(qiáng)，但是在實(shí)際操作時(shí)，箱式轉(zhuǎn)換層不僅花費(fèi)大而且不易操作施工［1］。

2轉(zhuǎn)換層在高層建筑應(yīng)用及設(shè)計(jì)構(gòu)造

轉(zhuǎn)換層在高層建筑的應(yīng)用極其廣泛，只要根據(jù)樓層的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，但設(shè)計(jì)的同時(shí)也要考慮種種因素，如建筑地區(qū)的選擇，一些高層建筑選擇在土壤比較稀松的地區(qū)施工，本身就不利于樓房的自身需求而使得樓房易下陷，而有的樓房較高，如果單純的使用轉(zhuǎn)換層則不利于對(duì)地震的需求，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層的使用應(yīng)具備以下幾點(diǎn)要求：（1）轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)要有一定的韌性，在承受一定壓力的情況下不易發(fā)生形變。（2）應(yīng)盡可能的在構(gòu)造中不使用縱向構(gòu)件。（3）在構(gòu)造時(shí)要使頂?shù)變蓪拥膭偠缺瓤刂圃?和2之間，使縱向受壓時(shí)形變量不受過(guò)大影響。（4）盡可能將轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻和柱子保持一一對(duì)應(yīng)。（5）轉(zhuǎn)換層在選擇位置上要盡可能靠近建筑物底部的適當(dāng)位置，如果建筑物特別高要求轉(zhuǎn)換層設(shè)置也要高時(shí)就盡可能的讓轉(zhuǎn)換層的縱向位置降低并增加一定的剛度，如果設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)則地震來(lái)臨時(shí)便會(huì)對(duì)整個(gè)建筑物的安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。（6）使支剪力墻與落地剪力墻的比值保持在相關(guān)要求內(nèi)。（7）要系統(tǒng)精確地分析轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，將其和整棟樓房進(jìn)行統(tǒng)一換算分析，并進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)以及抗震測(cè)試，最大化的提高其安全系數(shù)［2］。

3抗震性能的分析

隨著轉(zhuǎn)換層位置的不斷提高，對(duì)于其抗震性能的要求也不斷提升，影響其抗震性能的因素也有很多種類(lèi)，像轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置、轉(zhuǎn)換層頂部與底部對(duì)壓力變形的韌性，轉(zhuǎn)換層側(cè)面的剛度等。因此我們?cè)趯?duì)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)應(yīng)考慮這些因素。根據(jù)《高規(guī)》內(nèi)容的明確規(guī)定，對(duì)于一些框支剪力墻結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層，設(shè)置在三層及以上時(shí)，在剪力墻和支柱底端應(yīng)加強(qiáng)抗震系數(shù)，使其增加一級(jí)抗震系數(shù)，本身為特一級(jí)時(shí)則不必增加。

4轉(zhuǎn)換層的幾種最新構(gòu)造

4．1搭接柱轉(zhuǎn)換型

其設(shè)計(jì)的主要準(zhǔn)則是利用轉(zhuǎn)換柱來(lái)實(shí)行轉(zhuǎn)換，這樣做的好處就是在構(gòu)造時(shí)使用的原材料較少，而且它的自身重量比較輕，對(duì)建筑的剩余空間資源可以得到充分利用，而且對(duì)壓力的形變程度也比較小。但有一點(diǎn)值得關(guān)注的是柱子上面的樓蓋應(yīng)該使用高承受力的物質(zhì)材料進(jìn)行加固。搭接柱轉(zhuǎn)換型之所以在安全和穩(wěn)定性上優(yōu)于其他轉(zhuǎn)換型結(jié)構(gòu)的原因在于它連接樓蓋的承受力和縱向伸縮度的完美控制。使得搭接柱受內(nèi)力的影響大大衰減。在搭接柱形式的轉(zhuǎn)換層中，最主要的重心便是筒體對(duì)側(cè)力的抵抗能力。所以對(duì)于筒體的承受力，伸縮性和橫截面的尺寸要做到足夠精細(xì)。就要求受力能從搭接柱伸縮到上一層，當(dāng)筒體的構(gòu)造材質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)影響塔柱因受力而產(chǎn)生變形，從而使高層建筑的抗震性不衰減。另外我們也可以運(yùn)用SATWE、PMSAP這樣的軟件對(duì)搭接柱轉(zhuǎn)換構(gòu)造的性能進(jìn)行測(cè)算解析，更方便快速的解決了人力測(cè)算帶來(lái)的誤差。

4．2其他新型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

除了上面的搭接柱轉(zhuǎn)換型，還有兩種基本形式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，寬扁梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和斜撐轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)都有其各自?xún)?yōu)點(diǎn)，對(duì)于前者來(lái)說(shuō)，該轉(zhuǎn)換型適應(yīng)于各種建筑物類(lèi)型，對(duì)轉(zhuǎn)換層的高低影響重大并且有利于建筑物機(jī)械設(shè)備的使用，大大減少了資金成本，對(duì)建筑物造型設(shè)計(jì)上有一定的輔助功能。后者則使高層建筑受力均勻，力的傳導(dǎo)比較明確，緩沖機(jī)械變形上有更好地抗震效果［3］。

5基于高層建筑轉(zhuǎn)換層構(gòu)造的建議

面對(duì)當(dāng)前形勢(shì)，許多建筑工程師就高層建筑的轉(zhuǎn)換層的抗震效果、對(duì)高層建筑自身受力等多種情況進(jìn)行了一些有價(jià)值的研究，這樣就為設(shè)計(jì)構(gòu)造者對(duì)高層建筑物的轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶來(lái)了理論依據(jù)，使得一些建筑避免了成為爛尾工程的犧牲品。據(jù)此，針對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)構(gòu)造提出了以下幾點(diǎn)建議：其一，轉(zhuǎn)換層的高度問(wèn)題應(yīng)該進(jìn)行全面系統(tǒng)地分析測(cè)試，轉(zhuǎn)換層高度大，會(huì)使轉(zhuǎn)換層的地震反應(yīng)力加大，但對(duì)其它樓層的反應(yīng)較小，對(duì)地基的承受能力是一大考驗(yàn)，所以應(yīng)該使轉(zhuǎn)換層的高度設(shè)計(jì)在允許抗震等級(jí)以?xún)?nèi)。其二，轉(zhuǎn)換層自身高度越大，其自身結(jié)構(gòu)受地震影響其波動(dòng)幅度越大，靠近轉(zhuǎn)換層的幾層受轉(zhuǎn)換層的影響其波動(dòng)幅度也有所加強(qiáng)，因此，轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換梁不應(yīng)太高。其三，轉(zhuǎn)換層設(shè)置越高對(duì)樓層的變形程度影響越大，轉(zhuǎn)換層的高度越靠上，對(duì)樓層的伸縮性要求增加，各個(gè)樓層間的可伸縮性減小，各樓層間的位移量變小，加大了構(gòu)造的扭轉(zhuǎn)時(shí)間，對(duì)建筑物本身的結(jié)構(gòu)造成一定的影響，因此，轉(zhuǎn)換層的高度不應(yīng)設(shè)置太高。其四，剛度比的不同會(huì)對(duì)抗震性能產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)對(duì)第一次低階振型周期產(chǎn)生巨大影響，而對(duì)橫向方向的構(gòu)造在能檢測(cè)出的地震影響較小。因此，我們應(yīng)該使用各類(lèi)方法使結(jié)構(gòu)剛度比達(dá)到黃金比值。

6結(jié)語(yǔ)

由于當(dāng)今社會(huì)的建筑類(lèi)型大不相同，為了建筑需求所要實(shí)現(xiàn)的效果和功能也不盡相同，因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)考慮到各個(gè)高樓的現(xiàn)場(chǎng)具體情況，為可能發(fā)生的各類(lèi)突發(fā)狀況做好必要的應(yīng)急措施。轉(zhuǎn)換層所在的高樓受力復(fù)雜，對(duì)自然界的不可抗拒的因素也要考慮在內(nèi)，如地震，臺(tái)風(fēng)，海嘯等。

參考文獻(xiàn)

［1］王紹君．帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議［J］．門(mén)窗，2014，01：380．

［2］閆微微．帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］．科技與企業(yè)，2013，06：215．

［3］梁興泉．高層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)［J］．山西建筑，2016，02：29－31．

作者：廖曉雄 單位：中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司