高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用 郑星

发表时间:2021/6/22   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:郑星
[导读] 摘要:根据高层建筑本身的情况和梁转换层结构的设计要求,对梁转换层结构的设计原则和应用进行了深入的探讨,可以使结构设计方案更加完善,实现梁转换层结构的科学设计目标,确保高层建筑结构设计的有效性,并为后续运营计划的高效实施提供专业指导。
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        摘要:根据高层建筑本身的情况和梁转换层结构的设计要求,对梁转换层结构的设计原则和应用进行了深入的探讨,可以使结构设计方案更加完善,实现梁转换层结构的科学设计目标,确保高层建筑结构设计的有效性,并为后续运营计划的高效实施提供专业指导。在细化高层建筑结构设计过程中的研究内容,应给予梁改层结构设计原则及其应用更多的思考,有针对性地开展结构设计工作,拓宽研究思路,其应用于梁层结构在高层建筑实践中的作用效果更为明显,避免了影响结构的应用安全,满足了建筑领域可持续发展的要求,得出的高层建筑梁转换层结构设计方案具有较大的参考价值。
        关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计;原理;应用
        1高层建筑梁式转换层结构
        目前,城市建筑中出现了大量的高层建筑,为了满足城市土地和更多的人的特点及建筑功能需求,高层建筑多采用较低的部分(一般为1~3层)作为大型房间的商场或公共娱乐场所,上部为小户型民用住宅,不同功能的商业与住宅相结合的高层建筑模式。由于较低的更大的空间来满足公众的需求,对于大型列网格和一般少墙,相对稀疏的结构设计,上部相对致密的结构,因此容易导致顶部和底部有一个完全不同的系统之间的建筑结构、应力不均匀造成的,违反常规竖向结构布置原则,易造成施工稳定性和安全性差。因此,为了提高高层建筑的稳定性和安全性,出现了满足高层建筑结构设计要求的上下结构转换转换层设计体系,包括桁架转换结构、箱梁转换结构、梁转换结构、厚板转换结构和空心桁架转换结构。梁式转换结构是高层建筑中应用最广泛的转换层结构,对提高高层建筑的稳定性和安全性起着重要作用。
        2梁式转换层结构特点和结构形式
        采用下部转换梁,上部剪力墙落在框架支梁上,然后框架柱支撑框架支梁。通过墙-梁-柱(墙)传递方式,可以减轻上部结构和下部结构不同设计造成的不平衡应力,提高高层建筑的稳定性和安全性。梁转换层具有传力直接、清晰、施工简单、便于工程分析、计算和设计的特点,广泛应用于底层大空间框架-支撑剪力墙结构体系。但如果上下轴布置错位,就需要增加更多的转换梁,容易造成空间应力复杂的不良情况。根据上层建筑形式和受力特点。
        3高层建筑梁式转换层结构的设计原理
        高层建筑梁式转换层的设计原理主要有三维设计原理、有限元原理和协同工作原理3种。其中三维设计原理是首要遵循和选择的设计原理,它利用CAD制图的方法,通过使用2个以上不同力学模型,如空间杆—墙板元模型三维空间分析软件,对梁式转换层结构进行分析和计算。它可以保证在高度精准度的基础上更有效地保障结构分析,使设计人员可以准确掌握结构的真实受力状态,提高高层建筑梁式转换层结构的设计效率和设计科学性,从而避免结构设计存在漏洞。
        有限元原理是在三维设计原理分析计算整体结构后作为补充设计的一种设计原理,主要应用于局部转换层的有限元补充分析,如在拖柱转换结构当中的抽柱框架,就是有限元分析原理应有的、具有代表性的分析对象,在计算方位时要注意,在楼层计算数量取2~4层时,必须保证上部楼高大于下部楼高,只有保证建筑结构能够达到承受并传递荷载的水平,高层建筑的几何构造稳定性水平才能得到有效提高。
        协同工作原则主要通过统一来自各方向的力,使建筑受力以及承载情况达到稳定,确保建筑各部分可协同工作的一种结构设计原理。它是在三维设计原理、有限元原理2种设计原理的基础上起到全面综合协调的一种设计原理,通过以上3种设计原理的综合支撑,高层建筑梁式转换层的结构设计才能达到科学、合理,确保了高层建筑的稳定性和安全性。
        4高层建筑梁式转换层结构的应用探讨
        在了解梁式转换层结构功能特性的基础上,可将其应用于高层建筑建设过程中,使其结构设计更具合理性,提升高层建筑应用安全性。
        4.1钢骨混凝土转换结构的应用
        高层建筑应用中下部结构承载性能要求较高,受这类建筑层数的影响,对转换层结构提出了较高的要求。

为了提高梁式转换层结构的利用效率,拓宽其科学应用方面的工作思路,需要对钢骨混凝土转换结构的应用给予更多地考虑。
        (1)在钢骨混凝土转换结构的支持下,有利于缩小高层建筑转换梁的截面积,提高其应用中的承载力、高度,保持转换梁良好的抗震性能,为高层建筑结构应用安全性提高提供更多的专业支持。
        (2)通过应用钢骨混凝土转换结构,可缩短高层建筑结构施工周期,满足施工成本经济性要求,可使转换梁应用质量更可靠。在加强高层建筑建设、保持其良好结构性能状况的过程中,应充分重视钢骨混凝土转换结构应用,考量相关构件的应用优势,使高层建筑结构处于安全应用状态,丰富建筑行业长效发展中需要的参考信息,并达到钢骨混凝土转换结构利用价值最大化的目的。
        4.2预应力混凝土转换层的应用
        结合高层建筑科学建设要求、转换层的利用价值等,合理应用预应力混凝土转换层,可减少钢材及混凝土用量,降低梁式转换层结构自重,为高层建筑结构状况改善及应用效果增强等方面提供保障。
        (1)从可行性、技术内涵丰富性等方面入手,提高对预应力混凝土转换层应用方面的关注度,使其在高层建筑建设及发展中得到高效利用,充分体现预应力混凝土转换层结构的应用价值,为高层建筑建设事业发展中提供必要的技术支持。
        (2)正确看待预应力混凝土转换层结构在高层建筑实践中的作用,实施切实有效的作业计划,保持转换层良好的应用状况,丰富高层建筑结构设置及应用中的技术手段,避免引发高层建筑结构问题。
        4.3其他方面的应用
        (1)将梁式转换层结构应用于优化高层建筑结构承载性能、改善受力状况过程中,可提高结构应用质量,增强结构安全性,全面提升高层建筑结构应用水平。
        (2)在梁式转换层结构的支持下,可科学解决高层建筑结构问题,满足其受力均衡性方面的实际要求,为拓宽高层建筑建设思路、增强结构可靠性等提供参考依据,避免给其应用中埋下安全及质量隐患。
        5提升高层建筑梁式转换层结构设计及应用水平的策略
        5.1从减少竖向构件、提高结构刚度、准确计算结构等方面入手,完成梁式转换层结构设计工作,为提升高层建筑中的科学设计水平提升奠定坚实的基础。
        5.2加强梁式转换层结构应用效果评估,健全管控体系并实施到位,处理梁式转换层应用中的细节问题,使高层建筑建设中的结构体系更完善,逐渐提升梁式转换层结构的科学应用水平。
        5.3规范设计人员的操作行为,使梁式转换层结构设计更具专业性,提升其在高层建筑中设计与应用水平。
        结束语
        总之,近年来随着国民城市经济的快速发展,高层建筑越来越多,随着其外观造型艺术的发展和功能的多样化,对高层建筑结构设计的要求也越来越高,越来越多的超常结构出现。在这种超常混凝土结构中,它通常具有自重大、高度高、跨度大的特点,因此高层建筑梁转换层结构的设计要求较高。单纯基于以往的设计方法和经验不能保证整个结构的安全,这就要求设计师正确把握高层建筑梁改层结构特点和结构形式,并结合实际情况采取有效措施,设计以有效提高整体结构的稳定性和安全性,促进高层建筑行业的健康发展。
        参考文献:
        [1]付全.分析高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].建筑设计管理,2014,31(08):60-61,64.
        [2]於斌.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].居业,2015(10):58-59,61.
        [3]刘子健,吴琦锐.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].信息记录材料,2018,19(07):229-231.
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