浅谈高层建筑结构转换层的应用技术

1 / 6 浅谈高层建筑结构转换层的应用技术 在我国高层建筑发展的早期阶段，所设计建造的高层建筑大都为单一用途，例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。 高层建筑功能综合化的优点： (1)将各种使用功能的建筑单元集中布置并上下组合在一起，使用上更方便省时，为人们提供良好的生活环境和工作条件，适应现代社会高效率、快节奏生活的需要；集中紧凑的建筑布置，达到建筑面积最高利用率，相应集中紧凑的管道线路，有利于节约建设投资及减少能源消耗，也有利于物业管理，节约管理经费；可减少建筑占地面积，节约土地费用，增加城市的绿化面积 。 从建筑使用功能而言，在设计中，通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分，而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，相应地，要求不同的结构形式，如何将他们之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题，需要设置一种称为“转换层”的结构形式，来完成上 下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换，简单地说，就是上下两层的结2 / 6 构不一样，必需设置一个转换层来“承上启下”。结构上的转换层概念，主要是指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。它在主要满足结构安全功能要求的同时，多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架 剪力墙等结构体系中。 按照不同的结构转换功能，转换层可分为三种类型： 高层建筑上层与下层的结构形式不同，通过转 换层完成其从上层至下层不同结构形式的变化。工程实例之一 南洋饭店。地面以上 24 层，总高度为 85m。第 1 4 层为框架结构，第 6 层以上为剪力墙结构，第 5 层为转换层，剪力墙的托梁高度为，底层柱最大直径为；工程实例之二星湖大酒店， 34 层，总高度为， 6 层以上客房采用剪力墙结构， 5层处设置转换大梁，截面尺寸为，转换为下层的框架结构。 高层建筑上层与下层的结构形式不变，但通过转换层完成其从上层到下层不同柱网轴线布置的变化。工程实例之一新鸿基中心， 51 层，总高度为，筒中筒结构体系。 1 4层为大空间商业用房， 5 层以上为办公楼。外框筒柱距为，为解决底层大柱网入口处上、下不同结构柱网轴线的转换，采用截面尺寸为米的预应力混凝土大梁，将下层柱距扩大为和 12m；工程实例之二康乐中心， 52 层，总高度为，筒3 / 6 中筒结构体系，外筒为薄壁剪力墙筒，墙厚由底部的 50050上开由圆形的窗洞。免费论文参考网。在底层入口进行了转换：通过采用截面尺寸为的预应力混凝土大梁作为转换大梁，将外筒全部竖向荷载通过 10根外柱传至下部基础。 通过转换层同时完成高层建筑上层与下层结构形式与 柱 网 轴 线 布 置 的 变 化 。 工 程 实 例 厦。 49 层，总高度为 180m，上层为小柱距框筒结构，通过截面尺寸为 1800m(b) 4250m(b)的预应力混凝土大梁的转换，将下层柱距扩大为和 12m。 为实现高层建筑内部上、下层结构形式与柱网的变化，可以用以下的结构转换形式： 梁式转换 由于它受力明确，设计与施工简单，一般用于上层为剪力墙结构，下层为框架结构的转换。当纵、横向同时需要转换时，可采用双向梁布置的转换方式。前述的南洋饭店，星湖大酒店都是采用梁式转换层。 板式转换层 当上、下柱网、轴线有较大错位，不便用梁式转换层时，可以采用板式转换方式。板的厚度一般很大，以形成厚板式承台转换层。它的下层柱网可以灵活布置，不必严格与上层结构对齐，但板很厚，自重很大，材料用量很多。 4 / 6 箱式转换层 当需要从上层向更大跨度的下层进行转换时，若采用梁式或板式转换层已不能解决问题，这种情况下，可以采用箱式转换层。它很像箱形基础，也可看成是由上、下层较厚的楼板与单向托梁、双向托梁共同组成，具有很大的整体空间刚度，能够胜任较大跨度、较大空间、较大荷载的转换。 桁架式转换层 这种形式的转换层受力合理明确，构造简单，自重较轻，材料节省，能适应较大跨度的转换，虽比箱式转换层的整体空间刚度相对较小，但比箱式转换层少占空间。 空腹桁架式转换层 这种形式的转换层与桁架式转换层的优点相似，但空腹桁架式转换层的杆系都是水平、垂直的，而桁架式转换层则具有斜撑竿。空腹桁架式转换层在室内空间上比桁架式转换层好，比箱式转换层更好。 前述转换层结构形式主要用于内部结构的上、下层转换。对于外围结构，往往由于建筑功能的需要在底部扩大柱距，一般采 用梁式转换、绗架式转换、墙式转换、间接式转换、合柱式转换、拱式转换。美国纽约世界贸易中心采用合柱式转换。免费论文参考网。 以下介绍两种形式的结构转换： V 形柱式结构转换 5 / 6 某商城，总建筑面积 49800上 28 层，总高度，为商住、商贸综合楼， 1 9 层为商场，基本柱网为及 ,第 10 层为技术层及物业管理，第 11 26 层为住宅，第 27层及第 28 层为电梯技术间及水箱间。由于上部住宅的柱网、轴线与下部商场不能完全重合，对前述的转换层结构形式都不适合该工程的特点，而且材料用量及造价均较高。后来 在第 9 层与第 10 层利用两层空间设置了 4 根 V 形柱来完成结构转换。 在该设计中 V 形柱占据两层空间。其斜度为 1/，在上面一层为两肢对称的斜柱，到下面一层合成为实腹的倒梯形状，双斜柱的截面积之和不小于下面倒梯形柱的截面积。在斜柱的顶部用拉梁互相联结，同时在斜柱的外跨框架梁采取加腋措施。采用 V 形柱式结构转换时，该层梁的剪力及弯矩要小的多，同时节省了材料用量及比较。 斜柱式结构转换 某广场大厦， 33 层，总高度 115m，框架核心筒结构体系。 7 层以上用作写字间、公寓，环绕圆形核筒设有 16根走廊柱，目的是为了减小呈辐射状平面布置的主梁的跨度，并相应减小层高，然而，在 7 层以下，这 16 根环状布置的柱对商场的布置是不需要的，应予去除，这就构成了上、下层结构转换的问题。 在设计中，采用了斜柱双环转换结构。将转换层以上6 / 6 16 根环状平面布置的竖直柱，在两层楼高范围内，一律向核心筒方向转折，最终予核心筒相交。鱼油核心筒内设有电梯、楼梯、管道井、楼板，楼板开洞较多，这 16 根斜柱内力的水平分量主要由核心筒外的圆环形楼板来承受。在斜柱顶部的楼层梁板出现环向拉力，在斜柱底靠近核心