高层建筑大体积混凝土转换层结构及施工技术分析

摘要：随着国内外高层建筑的迅猛展开，现代高层建筑向着体型复杂化、功用多样化的方向展开。为了满足建筑功用的需要，结构有必要进行“反常规计划”，即将上部安顿小空间，下部安顿大空间；上部安顿刚度大的剪力墙，下部安顿刚度小的结构柱。因此有必要在结构改换的楼层设置结构改换层，在结构改换层安顿改换结构构件。

关键词：高层建筑；大体积混凝土转换层；转换层结构；施工技术；改换结构构件 文献标识码：A

中图分类号：TU974 文章编号：1009-2374（2015）09-0118-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0815

1 转换层结构形式

从构造变换的功能视点看，变换层构造首要用来实施三种变换：上层和基层构造类型的变换、上基层不一样柱网或轴线安置的变换以及同时由于不一样的构造类型和轴线安置的变换。其构造的变换构件有梁（墙梁）式、桁架式、厚板式或箱式等。新式变换构造方式有搭接柱式、扁梁式以及斜柱式等。

梁式变换层构造在实际工程中应用最为广泛。由国内、外150余栋带变换层的高层修建构造的统计表明，有超越对折的修建选用梁式变换层，约占60%。因为变换层构造大都为大跨度且要接受其上楼层的很大荷载，所以最适合选用预应力混凝土构造。预应力混凝土梁式变换层按梁截面方式可分为矩形和箱形。依照梁的构成资料可分为预应力混凝土梁和预应力钢骨混凝土梁；按梁的轴线曲直方式可分为曲梁和直梁；按构造支持方式可分为梁托墙和梁托柱两种方式。关于接受荷载特别大、受力杂乱、应力会集，又有抗震需求的变换梁通常选用预应力箱式或许预应力钢骨混凝土梁。

2 预应力混凝土梁式转换层结构的特点

梁式变换层构造传力直接、清晰，规划和施工简略，通常用于底部大空间框支剪力墙构造系统。变换梁可以分为单向安置、双向安置、交叉安置。预应力混凝土变换梁的安置也相应的有以上几种方式。在受力性能上，预应力混凝土构造十分适合于缔造接受重荷载、大跨度的变换构造以及悬挑构件，且有自重轻、节省钢材和混凝土的特色。预应力混凝土变换梁可分为托墙和托柱两种方式。托柱方式的变换梁内力核算可采用杆系有限元法，截面规划与通常框架梁一样。托墙方式（即框支剪力墙方式）的变换梁需进行部分应力分析，并按应力进行规划校核。框支剪力墙构造尚要思考剪力墙和变换梁的一起效果。在进行有限元构造分析时，变换梁上部取三层或许不小于梁跨时可以满足工程精度需求，但对下部构造取的层数尚有争议。此外，框支剪力墙构造的变换梁和上部墙体还具有拉杆拱的受力特性，也有把变换梁和上部框架构造作为整体的空腹桁架来进行构造规划的实例。

3 转换层的结构形式

目前，工程中常见的转换层的结构形式主要有梁式转换、厚板转换、箱型转换、桁架转换。

3.1 梁式转换

一般用在上、基层柱网和轴线安置较为规则的底部大空间构造系统中，当需求纵横向同时变换时可选用双向梁或主次梁的安置方法。梁式变换层受力清晰、规划简略、施工便利，因此被广泛应用，是当前在带变换层的高层修建实践工程中最常选用的一种变换层构造形式。但由于变换梁截面尺度大、自严重，修建运用空间不能被充分利用，且容易引起变换层上、基层构造的刚度突变，对抗震晦气，因此留给型钢混凝土梁式变换、预应力混凝土梁式变换及加腋梁式变换很大的发展

空间。

3.2 板式转换

一般用在上、下层结构柱网或轴线错开较多时的情况，因为在这种情形下难以用梁直接承托上部结构，所以需要做成厚板，通过厚板来承受结构上部的荷载并传递给下部。由于上部荷载较大因而所需要的转换板厚度也较大，大厚板必然导致大自重、大刚度，而这两点对于结构抗震十分不利，再加上厚板转换层的理论研究和设计依据尚不太成熟，因而其应用也就受到一定

限制。

3.3 箱型转换

一般用在铁路工程中，在房屋结构中的应用较少。箱型转换层利用单、双向托梁和上下层楼板的共同作用来完成上部结构荷载到下部结构的传递。其平面内的刚度远远大于实腹梁，但其自重却远远小于厚板转换层，这将有利于改善带转换层的高层建筑结构的抗震性能。

3.4 桁架式转换

由多榀桁架共同承受上部结构的荷载，其高度多为一个层高，上弦杆设在上层楼板内，下弦杆设下层楼板内。桁架转换层受力明确、自重小、抗震性能好，但是转换的杆件节点受力状态复杂、设计难度大、施工较复杂，因而其实际应用受到限制。

4 转换层结构形式的发展趋势

4.1 型钢混凝土转换层的应用

与钢筋混凝土梁比较，型钢混凝土梁不仅具有承载力高、刚度大、能大大减小截面尺度的长处，且其塑性、耐久性和抗震功能也优于钢筋混凝土梁。此外，型钢混凝土梁在施工时能够精确定位、削减支模、加速施工速度。当前，国内型钢混凝土变换梁的实践工程并不太多，实践工程有北京世界贸易中心世界旅馆等。

4.2 预应力混凝土转换层的应用

预应力混凝土转换梁具有减小截面尺寸、控制裂缝和挠度的优点，因此非常适用于大跨度的转换层。近年来我国预应力混凝土转换层的应用越来越多。

4.3 转换梁受力性能的改善

4.3.1 斜向支撑的运用。由于托柱方法的改换层直接承受上层柱传下来的荷载，当改换梁承托的层数较多且跨度较大时，由上层柱传递下来的荷载将会很大，使得承受如此大力的改换梁虽在理论上能计划出来，但在实习中却不可行。因此，为了使上层柱传递的荷载在传给改换梁之前，先让两端落地框支柱分管有些荷载，可在改换梁上部的结构中安置一些斜杆，使改换梁上部一有些荷载改动传力方向，起到类似于拱传力的效果。选用斜向支撑的实习工程有辽宁省艺术中心大厦等。

4.3.2 竖向传力的多道改换。为了防止让一根改换梁承受上部一切的荷载，形成改换梁截面标准过大、施工艰难的情况，可设置多道改换梁，使一层改换梁承受上部一切层荷载变成多道改换梁一起承受上部几层或几十层的荷载，减小单层改换梁上承受的荷载。选用竖向传力多道改换的实习工程有深圳市海神广场等。

4.3.3 改换梁加腋的运用。一般来说，改换梁的截面标准主要是由它的抗剪承载力抉择的，抗弯对截面的需要并非主要因素。因此，如果能加强改换梁在支座区段的承载力，便可有效降低其截面标准。改换梁加腋便是根据这一构思而提出的。选用改换梁加腋的实习工程有北京煤炭总公司高层商住楼等。

参考文献

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作者简介：胡定超（1985-），男，湖北人，供职于珠海华发城市之心建设控股有限公司，研究方向：土木工程。

（责任编辑：陈 倩）endprint