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1、文獻(xiàn)綜述摘要：通過(guò)研讀帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)其特點(diǎn)、類(lèi)型、發(fā)展趨勢(shì)作出概述和總結(jié)。關(guān)鍵字：高層建筑、轉(zhuǎn)換層、類(lèi)型、發(fā)展前言：隨著人類(lèi)文明的不斷發(fā)展和進(jìn)步，建筑的形態(tài)越來(lái)越趨于多樣化。人們對(duì)于建筑的需求形式也不斷發(fā)生改變。層數(shù)多、高度大、功能多和平、立面布置復(fù)雜、結(jié)構(gòu)體系多樣化成為對(duì)建筑的主流要求。下部作為商鋪中層用作辦公用房上部成為住宅或者賓館的諸如此類(lèi)的多功能建筑形式受到人們的青睞。此時(shí)，結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。在上部布置剛度大的剪力墻，下部布置剛度小的框架柱，它們之間設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件形成轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。因此帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑形式成為一個(gè)新的建筑研究方向，需要不斷的突破與完善。一：轉(zhuǎn)換層2、的定義和功能 因建筑物功能的需要，上部需要小開(kāi)間的軸線布置，需要較多的墻體；下部則希望有盡可能大的空間，柱網(wǎng)要大，墻體要盡量少。因而，上部部分豎向桿件不能直接連續(xù)貫通落地。而通過(guò)水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與下部豎向桿件連接，這樣構(gòu)成的高層建筑稱(chēng)為帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層主要實(shí)現(xiàn)以下功能： (1)上、下層結(jié)構(gòu)類(lèi)型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換層將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架。這種轉(zhuǎn)換層多用于剪力墻和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，以獲得較大的內(nèi)部自由空間。(2)上、下層結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和軸線的改變轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式未改變，通過(guò)轉(zhuǎn)換層能使下部結(jié)構(gòu)的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)。這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的出人口。（3)同時(shí)轉(zhuǎn)換上、下層結(jié)構(gòu)類(lèi)型3、和柱網(wǎng)上部剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)換層改變?yōu)榭蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，下部柱網(wǎng)與上部剪力墻的軸線錯(cuò)開(kāi)，形成上、下柱網(wǎng)不對(duì)齊的布置轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換類(lèi)型 二、轉(zhuǎn)換層實(shí)現(xiàn)上下結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化大致有以下三種類(lèi)型。2.1 上下層結(jié)構(gòu)類(lèi)型的改變，如轉(zhuǎn)換層以下為框架、框架-剪力墻或框架-筒體等結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻、剪力墻-筒體等結(jié)構(gòu)形式。2.2 上下層柱網(wǎng)、軸線的改變，轉(zhuǎn)換層的上下層結(jié)構(gòu)形式不變，僅柱網(wǎng)、軸線有所變化，常用于筒體結(jié)構(gòu)建筑中。2.3 上下層不僅結(jié)構(gòu)類(lèi)型有所改變，而且柱網(wǎng)、軸線也有所改變，常用于上下層功能變化較大或較復(fù)雜的建筑物。三：轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式由于轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換有多種形式，所以轉(zhuǎn)換層本身也4、有多種形式。3.1 梁式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化層。梁式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化層一般在轉(zhuǎn)換層的樓面設(shè)置縱橫交錯(cuò)的鋼筋砼承重大梁。為適應(yīng)上部荷載的需要，梁的截面尺寸比較大，常用的尺寸有1000mm2000mm，1200mm250mm，1500mm3000mm等。3.2 桁架式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層。桁架式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層是有梁式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化層變化而來(lái)的，整個(gè)轉(zhuǎn)換層由多榀鋼筋混凝土桁架組成承重結(jié)構(gòu)，桁架的上下弦桿分別設(shè)在轉(zhuǎn)換層的上下樓面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)，層間設(shè)有腹桿。由于桁架高度較高，所以上下弦的截面尺寸相對(duì)較小。3.3 箱式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層。箱式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層實(shí)際上也是有梁式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化層變化而來(lái)的。有縱橫交錯(cuò)的雙向主次梁連同上下層樓面的樓板結(jié)構(gòu)以及5、四周墻壁構(gòu)成全封閉的箱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，整個(gè)轉(zhuǎn)換層就像一只大箱子，當(dāng)然四周也可以適當(dāng)開(kāi)洞。3.4 板式結(jié)構(gòu)（厚板）的轉(zhuǎn)換層。板式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層通常適用于上下層既有結(jié)構(gòu)類(lèi)型的改變，又有柱網(wǎng)、軸線的變化整個(gè)轉(zhuǎn)換層是一塊厚達(dá)2.0-3.0m的實(shí)心鋼筋混凝土承重板。有的板式轉(zhuǎn)換層中在一定的部位也設(shè)置暗梁，以滿足上部結(jié)構(gòu)的變化要求。四：轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)方法4.1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)形式是目前高層建筑中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式，由于其傳力途徑采用墻(柱)轉(zhuǎn)換梁柱(墻)的形式，具有傳力直接、明確和清楚的優(yōu)點(diǎn)，便于工程計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)，且造價(jià)較節(jié)省。所以梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中應(yīng)用較廣。實(shí)際工6、程中轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，從轉(zhuǎn)換梁功能上，可分為托墻和托柱；從轉(zhuǎn)換梁形式上，可分為加腋和不加腋；從轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)采用材料上，又可分為鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼骨混凝土和鋼結(jié)構(gòu)等。轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)方法的選擇與其受力性能和轉(zhuǎn)換層的形式有關(guān)，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下： （1）托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì) 當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算；當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時(shí)，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時(shí)應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。 （2）托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì) 當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開(kāi)洞時(shí)，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)7、為深梁，此時(shí)轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法宜采用深梁截面設(shè)計(jì)方法或應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法，且計(jì)算出的縱向鋼筋應(yīng)沿全梁高適當(dāng)分布配置。由于此時(shí)轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍內(nèi)的內(nèi)力比較大，故底部縱向鋼筋不宜截?cái)嗪蛷澠穑瑧?yīng)全部伸人支座。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨且開(kāi)較多門(mén)窗洞或不滿跨但剪力墻的長(zhǎng)度較大時(shí)，轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法也宜采用深梁截面設(shè)計(jì)方法或應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法，縱向鋼筋的布置則沿梁下部適當(dāng)分布配置，且底部縱向鋼筋不宜截?cái)嗪蛷澠穑瑧?yīng)全部伸入支座。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體為小墻肢時(shí)，轉(zhuǎn)換梁基本上可按普通梁的截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉(zhuǎn)換梁的底部。轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式有很多種，目前高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程應(yīng)8、用也很多。一般而言，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的分析必須按施工模擬，使用各階段及施工實(shí)際支撐情況分別進(jìn)行計(jì)算，以反映結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的真實(shí)情況。施工過(guò)程中的力學(xué)問(wèn)題應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員和施工人員的高度重視。 4.2桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)形式是由梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層變化而來(lái)的，整個(gè)轉(zhuǎn)換層由多榀鋼筋混凝土桁架組成承重結(jié)構(gòu)，桁架的上下弦桿分別設(shè)在轉(zhuǎn)換層的上下樓面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)，層間設(shè)有腹桿。由于桁架高度較高，所以下弦桿的截面尺寸相對(duì)較小。桁架分為空腹桁架和實(shí)腹桁架2種，它可以是鋼桁架，也可以是鋼筋混凝土桁架，在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)中常用鋼筋混凝土桁架。 “強(qiáng)斜腹桿，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”是桁架轉(zhuǎn)換層的基本設(shè)計(jì)原則，而節(jié)點(diǎn)的受力復(fù)雜，容易發(fā)生9、剪切破壞，造成配筋過(guò)多。桁架轉(zhuǎn)換式通常要求高度在3m以上，否則斜壓桿件易形成超短柱，地震作用下容易產(chǎn)生脆性破壞。桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述如下： 桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以采用ANSYS和TAT來(lái)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體的位移、變形、抗傾覆、周期等要求外，還應(yīng)滿足(JGJ32002)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中附錄E中規(guī)定的轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求。 相對(duì)其他結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換層而言，桁架轉(zhuǎn)換層比梁式轉(zhuǎn)換層和厚轉(zhuǎn)換層在受力上更加合理，在轉(zhuǎn)換層位置受到的剪力和彎矩就比較小，有利于構(gòu)件截面尺寸的控制，不會(huì)造成很大的剛度集中。在地震作用下，不會(huì)造成應(yīng)力的集中，有利于結(jié)構(gòu)抗震。其次在桁架轉(zhuǎn)換層10、上部的結(jié)構(gòu)所受到的剪力和彎矩相對(duì)其他的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也較小，其受力受下部轉(zhuǎn)換層的影響較小，比較合理。由于桁架轉(zhuǎn)換層的重量相對(duì)其他轉(zhuǎn)換層的重量要小，從而減小了下部框架柱的抗壓負(fù)荷。 4.3箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)形式即單向托梁、雙向托梁如果連同上下層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。它的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換層本身的整體性很好，當(dāng)轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)布置較復(fù)雜時(shí)，仍能夠保證上下豎向構(gòu)件的有效傳力。但從建筑上來(lái)看，它直接占用了整個(gè)樓層的使用面積，使得該樓層通常只能作為設(shè)備層使用。同時(shí)，轉(zhuǎn)換層內(nèi)部的剪力墻與設(shè)備布置、管線布置常常發(fā)生沖突。其缺點(diǎn)是自重大、造價(jià)高等。從結(jié)構(gòu)分析角度考慮，其內(nèi)力分析復(fù)雜、結(jié)構(gòu)設(shè)11、計(jì)及施工難度都較大，因此在實(shí)際工程中應(yīng)用較少。 4.4厚板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層一方面給上部結(jié)構(gòu)的布置帶來(lái)方便,另一方面也使板的傳力途徑變得不清楚,因而受力也非常復(fù)雜,結(jié)構(gòu)計(jì)算困難,采用有限元法計(jì)算時(shí),計(jì)算結(jié)果繁冗,給厚板配筋帶來(lái)不便,而從受力角度考慮,往往需要在柱與柱,柱與墻之間配筋加強(qiáng),相當(dāng)于設(shè)置暗梁,增加配筋量。厚板轉(zhuǎn)換層雖然是一種不常用的轉(zhuǎn)換層但是其他層可以使建筑物上下部的墻、柱軸線不受任何限制,從而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑多功能的要求。但從結(jié)構(gòu)上講,這是一種對(duì)抗震不利的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,厚板的重量達(dá)數(shù)千噸以至上萬(wàn)噸,這樣大的質(zhì)量集中在建筑物的中部,振動(dòng)性能極為復(fù)雜;加之該層剛度非常大,下層剛度12、又很小,容易產(chǎn)生底部變形集中和震害。五：國(guó)內(nèi)外帶轉(zhuǎn)換層高層建筑現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)方面的研究以及實(shí)際工程的應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代中期，主要進(jìn)行了有限元分析研究以及一些實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。通過(guò)這些研究和總結(jié)，對(duì)轉(zhuǎn)換梁的受力特征有了較為全面的認(rèn)識(shí)，獲得了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)，并作為一種特殊的結(jié)構(gòu)體系反映在規(guī)范中。從70年代中期到現(xiàn)在近30年的時(shí)間里，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速，結(jié)構(gòu)類(lèi)型也日漸多樣化。其中，梁式轉(zhuǎn)換層由于其受力、設(shè)計(jì)以及施工方面的優(yōu)勢(shì)，在工程中的應(yīng)用廣泛。當(dāng)前高層建筑中的轉(zhuǎn)換構(gòu)件的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 5.1鋼骨混凝土(型鋼混凝土)在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 由于建筑物的高度13、越來(lái)越高，相應(yīng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換構(gòu)件承托的層數(shù)也越來(lái)越多，同時(shí)，建筑功能上對(duì)高層及空間的諸多限制，使得鋼骨混凝土材料的引入勢(shì)在必行。鋼骨混凝土梁不僅承載能力高，剛度好，可大大減小截面尺寸，而且塑性、耐久性和抗震性能也優(yōu)于鋼筋混凝土梁。此外，鋼骨混凝土在施工階段其自身剛度好，定位準(zhǔn)確，可減少支模，加快施工速度。目前國(guó)外采用較多。 5.2預(yù)應(yīng)力技術(shù)在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可帶來(lái)許多結(jié)構(gòu)和施工上的好處，如減小構(gòu)件截面尺寸、控制裂縫和撓度，控制施工階段的裂縫及減輕支撐負(fù)擔(dān)等。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)非常適合建造承受重荷載、大跨度的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和懸挑構(gòu)件，且有自重輕、節(jié)省鋼材和混凝土的優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)14、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力材料及施工費(fèi)用的不斷下降，即使用材料等強(qiáng)度代換的概念從經(jīng)濟(jì)上來(lái)比較預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，許多情況下后者并不比前者經(jīng)濟(jì)。因此，近年來(lái)我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換構(gòu)件、懸挑構(gòu)件等采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的情況越來(lái)越多。 5.3新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 搭接柱轉(zhuǎn)換、斜柱轉(zhuǎn)換、寬扁梁轉(zhuǎn)換等新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式在高層建筑結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。 框架一核心筒結(jié)構(gòu)外圍框架柱上、下不連續(xù)時(shí)，需要設(shè)置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)加以過(guò)渡。實(shí)際結(jié)構(gòu)中除常用轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架、斜撐等等轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式外，也可以采用搭接柱等轉(zhuǎn)換形式。搭接轉(zhuǎn)換柱是一種新型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在立面收進(jìn)變化的高層建筑中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。馬來(lái)西亞吉隆坡石油大廈15、雙塔、上海金茂大廈均采用了此種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。高層建筑上部立面收進(jìn)時(shí)需要設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件，上下層柱不在同一軸線上，且往往是高位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換構(gòu)件布置比較復(fù)雜，要根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的具體情況采用不同的轉(zhuǎn)換方式和轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其中常用的是斜柱轉(zhuǎn)換構(gòu)件。斜柱轉(zhuǎn)換是桁架轉(zhuǎn)換的一種特殊形式，武漢世界貿(mào)易大廈、成都南洋大廈均采用了此種轉(zhuǎn)換形式。 寬扁梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)有利于減小結(jié)構(gòu)高度所占的空間，減小樓板厚度，有利于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎，具有明顯的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。工程實(shí)際中控制寬扁梁跨高比L/b10，寬高比6bhb125。深圳黃崗花園、深圳五洲賓館均采用了此種轉(zhuǎn)換形式。六：結(jié)語(yǔ) 一種高層、大空間、多功能的建筑形式正在蓬勃發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步，帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑逐漸被廣泛使用。更高、更大、更強(qiáng)成為對(duì)于高層建筑的新需求。