有关红日学府转换层设置的分析

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　　摘要：随着科技和经济的不断进步，现代建筑需求量越来越大，风格也各不相同，特别是高层建筑发展迅速，功能趋于多样性的发展，这就增加了建筑设计的复杂性和难度。很多高层建筑让不同层的空间具有不同的使用功能，这就需要设置转换层。本文主要分析了高层建筑物―红日学府转换层的设置。
　　关键字：红日学府；转换层；高层建筑；剪力墙
　　1.高层建筑结构的特点
　　高层建筑是指超过一定高度或层数的建筑，中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。高层建筑可以带来明显的社会经济效益:首先,使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离，从而提高效率；其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址；第三，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。
　　高层建筑在建筑方面的要求有：①总平面布局要加大防火间距，建筑平面布局标准化、统一化，以满足主体结构、设备管线、电气配线分区、防火疏散等符合竖向设计技术的要求。③合理布置竖向交通中心，确定楼梯、电梯的数量和布置方式，保证使用效率和防火安全。④内外建筑装修、构造、用料和做法必须适应因风力、地震、温度变化等所引起的变形和安全问题。在结构设计方面要考虑到：①高层建筑遇到巨大风力和地震力时所产生的水平侧向力。②高层建筑体型的高宽比例，保证其稳定性。③建筑平面、体型、立面的质量和刚度尽量保持对称和匀称，使整体结构不出现薄弱环节。④妥善处理因风力、地震、温度变化和基础沉降带来的变形节点构造。⑤考虑在重量大、基础深的地质条件下如何保证安全可靠的设计技术和施工条件问题。
　　2.转换层概述
　　2.1转换层
　　建筑物某楼层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构（设备）类型，并通过该楼层进行结构（设备）转换，则该楼层称为结构（设备）转换层。目前的高层建筑多为低层商用,上部住宿的多功能要求,在低层商用要求的大空间与上部住宿要求的多墙多柱的小空间之间,往往需要采用一定的结构形式进行转换处理,即加设转换层。转换层常用的结构形式包括梁式、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱形和板式。按结构功能，转换层可分为三类：1．上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架－剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间，框支柱网轴线与上部楼层剪力墙的轴线基本一致,但轴网的距离要增大,红日学府项目就是属于此类。2．上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层形成较大的入口。3．同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。
　　2.2转换层设置
　　2.2.1剪力墙设计对转换层抗震性能影响
　　 转换层设计时要考虑到剪力墙对转换层抗震性能的影响。转换层设计高度的不同决定了剪力墙必须随之进行改变。特别是转换层上、下层的刚度对比，对高层建筑的抗震能力有着决定性作用。
　　一般我们采用有限元分析软件的SAP2000版本对剪力墙结构进行建模分析，柱子、梁结构用框架设计，壳元代表楼板和剪力墙。通过设置不同的转换层高度，进行结构的弹性时程分析。经过软件分析得知，转换层的高度与自振周期成正比，与自振频率成反比。建筑结构的整体刚度是随着转换层的不断加高而逐渐被减弱的。转换层以下的分支结构，建筑层越低对本层的水平地震能力影响越大。转换层越高，建筑物的弯曲变形程度越大，设计时要考虑弯曲度和主轴弯曲的变化，不能单纯考虑剪切刚度，转换层下支结构等效刚度比越相似，建筑抗震能力越强。
　　2.2.2高层建筑转换层施工技术
　　高层建筑转换层的施工主要考虑以下几个重要部分：模板工程、混凝土工程和钢筋工程。
　　模板工程要保障建筑物支撑结构有充分的强度和刚度，常用的支撑结构有：一次性支撑、荷载支撑、叠合支撑和埋置支撑；混凝土工程中要减少施工缝的数量，降低混凝土内外温度差，以利于提高施工质量；钢筋工程要设置好钢筋保护层，钢筋的规格和间距要符合国家标准。
　　3.红日学府转换层的设计需求
　　本人参与的红日学府项目位于南宁市,总用地面积为12268m2，长约288米，宽约45米，容积率为4.97，因为用地较小，呈狭长形，且容积率较高，因此建筑功能布置紧凑，根据建筑方案图，地下负二和负三层均为地下停车场；负一层为半地下室:其中负一层的临心圩江东路三支路一侧为商铺，其余为停车场；架空层(1层)为入户大堂和部分居民活动场所及园林绿化。基于这些功能性需求，结合建筑本身结构特点，必须要设置转换层。
　　4.红日学府转换层设计方案
　　4.1设计原则
　　 结合建筑图纸及建筑功能需求，红日学府的转换层设计原则为：①尽量使转换层上、下支层的刚度比度达到≤2，无限接近于1，来保证建筑整体的刚度统一性；②减少竖向结构件，梁高度小于等于跨度的六分之一，达到结构转换目的；③横向剪力墙数量和横向墙总体数量比率不能低于1/2，控制支剪力墙与落地剪力墙的比重；④转换层结构参数要计算准确无误，必要时采用各种分析软件帮助分析。
　　4.2转换层结构设计
　　4.2.1设计原理分析
　　红日学府的1、2、3#楼均为地下两层纯地下室，地面以上共计三十一层，建筑高度为98.2米，为满足计算及规范要求，上部标准层必须采用剪力墙结构形式，剪力墙的布置须根据标准层户型墙体的位置及计算要求而进行调整，因此剪力墙的平面布置具有不规则性，如果对标准层的剪力墙不采取转换，让其直接落地的话，对地下室车库及商铺的影响会较大：其中车道的布置要重新调整，且会减少停车位数量，导致车位数量不满足规划设计条件(转换后现在亦仅可停488辆，刚好满足规划设计条件)，局部须设置立体车位(但立体车库只有底层车位有产权,其余层无产权,不利于销售)，从而间接增加项目成本；另外－1层临街商铺的价值较高(该地段相临楼盘的商铺售价约为30000元/m2)，若不转换，将导致部分商铺内剪力墙较多，影响商铺的使用，从而增加商铺销售的压力，延缓资金的回笼，减少项目的投资回报。
　　同时，为了减少转换成本及提高结构的安全性，可考虑在不影响停车位数量和商铺使用的前提下，对上部剪力墙采取局部转换，在电梯井道、楼梯间、建筑四周等部位的能落地的墙要全部利用，原则是尽可能减少需结构转换的竖向构件，缩短传力途径。
　　4.2.2转换层位置设定
　　局部转换的转换层位置可设置在1层楼面(+0.000标高处)或2层楼面处。若设置在1层楼面，由于起控制层高的转换梁的高度约为1500，为确保商铺的净高，－1层的层高将要从现在的6500提高到7000，导致该层的剪力墙厚度要相应增加；另外由于1层楼板存在高差，而转换层以上结构上部的水平剪力通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，若楼板存在高差的话，对结构不利；同时，设置在1层楼面，与设置在2层楼面相比，相当于要多转换一层楼的荷载，且1层楼面上本身要覆土，荷载较大，因此转换梁的截面及配筋均比设置在2层楼面要大；从建筑功能上说，若转换层设置在1层楼面的话，将使该层架空层入户大堂及交通组织的设计受到很大的限制。因此，设计时把转换层设置在2层楼面处是最合适的选择。
　　5转换层施工质量控制
　　红日学府的转换层设置除了结合建筑物的功能和特点注意设计方法外，还要特别注意施工的质量保证。一定要以理论数据为计算依据，以生命财产安全为宗旨，保质保量的完成施工。施工流程中的模板支撑系统一定要准确的通过软件进行精确计算，相关部门严格审查，钢筋和混凝土工程也要安排专门负责人员进行监理，一经发现不符合标准的施工，立即停止纠正。
　　结语
　　高层建筑的日益增多，功能需求的日渐丰富，建筑设计中就不能够缺少转换层的设置。设置好转换层将能够最大限度的为工程节省空间和资金，设计要以理论数据为依托，建立完整的设计原则和设计原理体系，按照施工标准严把质量关，这样才能确保转换层的整体质量，带来良好的经济效益和社会效益。
　　

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