高层住宅建筑型钢混凝土转换层的结构设计论述

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高层住宅建筑型钢混凝土转换层的结构设计论述范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】随着社会经济的发展，人们对高层建筑的需求变的多元化，高层建筑结构的形式在不断发展。多功能的高层建筑往往底部需要大开间用于商业，而上部小开间用于办公等，这样高层建筑就形成了反常规设计，所以要在结构发生变化的楼层设置转换层。本文就高层住宅建筑型钢混凝土转换层的结构设计进行

了论述。

【关键词】高层住宅，钢混凝土，转换层，结构设计

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：

一.前言

随着经济的迅速发展，现代的高层建筑也向多功能、综合用途的趋势发展。比如：在同一栋建筑中，沿房屋高度方向建筑功能常要发生变化，上部楼层作住宅、旅馆或办公用途，下部楼层作商业用途，这种不同用途的楼层需要采用不同形式的结构，从建筑功能上看，作住宅、旅馆需要小开间的轴线布置较多的墙体，因此为了适应建筑功能的变化，就必须设置转换层。本文主要阐述了有关高层住宅建筑型钢混泥土转换层的结构设计。

二.高层住宅建筑型钢混凝土转换层的结构

目前在工程中常用的转换层主要结构形式有：梁式、箱形、板式和桁架式。近几年又有许多新颖的转换结构形式涌现，如搭接柱转换结构、宽扁梁转换结构、斜撑转换结构等。在这几种转换层形式中梁式转换层的应用最为广泛，大约占所以转换层的68%左右，国内外研究的较多，理论相对比较完善，但是当上部承托层数较多并且跨度较大时，转换梁的截面尺寸将会非常大，实际施工非常困难，转换层造价较高，这样就可以采用桁架转换层。桁架式转换层是现今除了梁式转换层外应用最多的转换形式，它传力途径清楚，位置和大小布置都很灵活；桁架式转换层不仅有利于通风和采光以及大型管道的布置并且转换桁架的侧力刚度比转换梁小，更加有利于结构的抗震。

三.高层住宅建筑型钢混凝土的裂缝控制措施

转换层结构在施工中具备一定的大体积混凝土施工的特性，因此在施工过程中应采取一定的施工措施以防止生成温度裂缝。施工时要注意以下几个方面：

1.要充分考虑工程施工气候、施工现场条件、混凝土的配合比等实际情况。

2.水泥的选用：为了能减小混凝土内外温差施工中应选用水化热较低的水泥如矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。

3.适当的加入外加剂以降低水泥水化热。

4.控制混凝土坍落度。

5.加强养护措施。混凝土浇筑完毕后，在楼面密铺麻袋，保持湿润，把混凝土内部温度和表面温度之差控制在25℃以内。

四.高层住宅建筑型钢混凝土转换层中的转换桁架结构进行设计分析

1.转换桁架主要分为空腹式、交叉斜杆式和斜腹式这三种形式，下面建立三个不同的模型桁架选用型钢混凝土桁架转换层，框架梁及桁架上下弦杆受20KN/m均布荷载。

（一）模型1：空腹桁架

上层梁采用700×400上下弦杆采用800×800×40×500×400×40，框支柱采用1200×1200，，边柱采用1000×1000，中柱采用800×800×30×500×400×30,竖腹杆采用900×900×40×500×400×40，混凝土选用C40，型钢选用Q345。

（二）模型2：斜腹式

空腹桁架斜杆尺寸为800×800×30×500×400×30，其余尺寸同模型1。

（三）模型3：交叉斜杆 交叉斜杆尺寸选用800×800×30×500×400×30，其余尺寸同模型1。

2.三个模型有很多共同点，但也存在着一定的差别。

（一）三个模型中桁架转换层都承受了较大的轴力、剪力和弯矩，并且均以承受轴力为主，其中框支柱的受力最为相似；三个模型上弦杆跨中、端竖杆和框支柱的轴力都很大，模型3中框支柱轴力最大，所以在设计过程中应注意框支柱和下弦杆的轴压比是否满足要求，在设计时可采用型钢混凝土和预应力钢筋混凝土来满足承载能力和结构的稳定性。而转换层以上部分的梁柱承受的轴力、剪力、弯矩相对都很小较，一般都可满足承载力的要求。

（二）其中模型1空腹桁架转换层与模型2、3的差别最大，主要是因为模型1不存在可承受轴力和剪力的斜腹杆；对于弯矩和剪力，上下弦杆相差不大，模型1中桁架转换层中各杆件均大于模型2和3，大约是另外两个模型的200%甚至更大，而下部框支柱相差不大；对于轴力，模型1的上下弦杆均承受压力，并且上弦杆的轴力将近是上弦杆的轴力2倍，相对与模型2、3弦杆轴力小很多。

(三)模型2、3的桁架布置比较相似，所以轴力、剪力、弯矩都相对比较接近，两个模型以轴力为主，各个杆件剪力和弯矩均较小；上弦杆以承受压力为主，下弦杆以承受拉力为主，并且上弦杆中间跨受轴力较大，而模型2下弦杆轴力相同，模型3跨中轴力最大，并且和边跨相差较大，而模型2下弦轴力相差不大，模型2的斜腹杆最大轴力比模型3大将近1倍，因为模型3存在交叉斜杆，另外一斜杆也承受了很大的轴力。

（四）通过对上面三个模型受力的比较，应优先选用模型3，因为模型2中同时设置了斜杆和竖杆，其中斜杆轴力很大，但是竖腹杆的轴力很小，使得结构的受力不是很合理；但是模型3下弦杆的轴力很大，模型3下弦杆的轴压比，也在设计中可采用型钢混凝土或者预应力混凝土构件提高下弦杆的承载能力；但是当结构立面要求不能出现斜杆时，模型1是很好的选择形式。

3.结论

（一）三个模型作为结构的转换层，

具有较大的承载能力，在均布荷载作用下具有良好的受力性能。三种模型均具有它自身的优缺点，优先选用模型3式，但对于模型3，由于存在交叉斜杆，节点施工比较复杂，同时应注意下弦杆的轴压比。

（二）桁架转换层的设计中可以避免采

用梁式转换层时，“强梁弱柱”的现象；转换桁架应按“强斜腹杆、强节点”的原则，上部框架柱要注意“强边柱弱中柱”的原则进行设计。

（三）在带桁架转换层结构中，加入型

钢可提高结构的延性，与普通钢筋混凝土转换层相比，提高了整个的结构的抗震性能；与钢桁架转换层相比，耐久、耐火、防火性能均得到大大提高；但对于型钢混凝土转换层，节点施工比较复杂，还需在设计与实践当中总结经验。

五.高层住宅建筑型钢混凝土转换层的结构设计发展趋势

1.预应力钢筋混凝土转换层的应用

钢筋混凝土转换层采用预应力技术可带来诸多优点，比如：减小截面尺寸、提高抗裂能力和减小挠度、增强结构耐久性以及减轻施工时支撑的负担等，因此，预应力混凝土结构比较适合建造大跨度转换层，而且自重轻，节省混凝土和钢材。

2.改善转换梁的受力性能

转换梁的截面尺寸在设计时通常是按它的抗剪承载力要求来确定的，这使得梁截面尺寸很大，处理不当会导致转换梁与框支柱形成的框架出现强梁弱柱的现象，对结构的抗震不利；同时采用转换梁会影响到该层的使用空间以及采光和通风。所以有必要寻求新的转换结构形式和改善转换梁受力性能。

3.型钢混凝土转换层的应用

型钢混凝土梁承载力高，刚度好，抗震性优越，可以减小截面尺寸，施工时可以利用型钢骨架承受构件自重和施工荷载，降低模板费用和加快施工进度。这体现了工程中应用型钢混凝土材料的优势。随着我国经济实力的增强，采用型钢混凝土结构会更加广泛。

4.结构形式的改善

框架结构、剪力墙结构和框架—剪力墙结构是常用的抗侧力结构形式，在高层建筑中已被广泛地应用，然而这些传统的结构形式不能全部满足现代高层建筑多功能、综合用途的建筑空间要求，需要新型的结构形式来解决这些问题。比如：巨型框架结构，搭接柱转换结构。

六.结束语

建筑型钢混凝土转换层的结构是高层住宅建筑结构中重要的部位之一，因此转换层的结构设计与施工应引起工程技术人员的重视，把握好结构设计和施工中的要点以保证高层建筑的安全性和经济性尤为必要，这将推动高层住宅建筑及其结构体系形式的发展，促进了建筑科学的进步。

参考文献：

[1]苏赐钦. 高层建筑混凝土结构的优化设计探析[J]. 黑龙江科技信息, 2010,(20) .

[2]刘利峰. 钢筋混凝土建筑结构设计优化研究[J]. 科技资讯, 2010,(20) .

[3]曾继荣. 浅议民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化[J]. 四川建筑, 2010,(04) .

[4]娄宁，魏琏，丁大钧。高层建筑中转换层结构的应用和发展[J]。建筑结构，1997(1)：21- 26。

[5]董良凤. 浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计[J]. 福建建筑, 2010,(01) .

[6]沈朝勇 高层建筑转换层结构的研究现状及发展方向 四川建筑科学研究2010年[7]张守筠 大跨度钢骨混凝土桁架转换层结构设计方案的选型重庆工商大学学报2010年