转换层结构在高层设计中的几个问题

摘要：近些年，我国的高层建筑不断的崛起，而在高层建筑中结构形式的转变和高层建筑的布置方面，我国进行了深入的科学研究，研究发现，在高层的设计转换层中需要一定的技术作为指导。本文从转换层结构的应用方面出发，提出了在高层设计中需要注意的几个方面的问题。

关键词：转换层；高层建筑；巨型框架；布置原则

1 引言

随着我国经济的不断发展，城市中的高层建筑的数量越来越多，而对于不同的建筑物来说，楼层之间的结构是需要解决的重要问题。高层从建筑的功能上讲，一般是用作居民楼和办公楼来使用，因此上部在小开间的中轴线布置方面，需要更多的墙体，而在下部需要尽可能多的自由空间，满足商铺和办公的需要。结合我国现在的大部分高层建筑来说，和这种结构类型相违背的建筑不胜枚举，因此，建筑转换层结构应运而生。

2 类别介绍

2.1 箱形结构转换层

（1）箱体结构转换层是一种应用十分广泛的转换层结构，具有大底盘的特点和性能。在转换层的上部分，需要箱体转换，一部分是直接传导的，而另外一部分则需要沟通作用进行到下层进行再次分配，因此，如果裙房的角度过大，剪力缩小，就不能够在下层进行分配，直接影响到整个房屋的结构类型，这在施工的过程中是需要首先考虑的。

（2）箱体转换层的优点是负荷量很大，可以传递上下两个不同结构之间的负荷，通过一定的框架支撑进行直接的分配，使得下部的墙体和柱体受力均匀，结构也会有所不同。也就是说，箱体转换层可以起到梁和墙的共同作用。

2.2 框支梁转换层

梁式转换层使用非常简单，同时思路比较清晰快捷，在施工的过程中，需要进行横截面尺寸的测量，这在我国也是广泛使用的，一般来说，横截面的测量角度需要控制在一定的范围之内，然后通过增加混凝土的刚度来进行转换。

2.3 桁架、空腹桁架转换

桁架是另外一种比较实用的转换层，主要分为空腹和实腹两种不同的类型，和梁式的转换层相比 ，这种转换层的受力更加均匀，可利用的空间也很大，抗震性极好，这是它的优点，它的缺点是在节点的设计上缺乏新意，难度很大，而拥有强节点是转换层的基本原则，因此这种转换层不大适应当前的高层需要，逐渐退出历史的舞台。

当然，需要注意的是，这种转换层在设计上也遵循着一般转换层的基本原则，这种原则的遵循使得近些年来此种转换层有效的进行利用，特别是在经过一定的改造之后，转换层的节点增强，框架结构形式有所提升，能够基本满足当前的工作需要以及抗震的需求。

2.4 倒置角锥形（斜柱）转换形式：

还有一种转换层的模式是指斜柱转换层，这是一种非常特殊的转换层结构，通过这种转换层可以最大限度的增加混凝土的受压性能，提升可塑造的空间，同时斜柱时的转换层会产生很大的水平力量，这种水平力量在我国的一些建筑中被广泛的利用起来，通过横梁和拉梁之间的关系，缩小其平衡性，以最小的路径进行平衡，从而达到节约成本和造价的目的，目前，我国常见的斜柱的转换结构形式主要有三斜柱、四斜柱，复合斜柱以及平面三角斜柱等不同的类型。

3 类别的选择

现将这些意见归纳如下：

3.1 应根据所选择的现有结构分析软件，合理选定计算简图，并判断计算模型与软件中的力学模型是否一致。在对结构进行整体分析的过程中，应注意转换层的垂直位置、转换层结构变形及转换层上下层剪切刚度比对结构的影响。

3.2 在对转换层进行局部分析的过程中，应注意转换层以上作用的荷载及其分配、转换层的上下层间位移、转换层的上下墙柱内力分布及不同转换层结构形式对楼层剪力的影响；当选用厚板转换时，应注意开大洞厚板的不利应力分布。

3.3 在转换层施工时，国外多用钢骨架，然后在骨架上挂模板浇注成型钢混凝土梁，这可不影响上部建筑的施工速度，当然也应考虑材料来源及转换层上、下几层的构造措施。

4 高层建筑转换层结构研究的几个问题

目前高层建筑转换层结构的实际工程的应用虽较多，但对其性能的研究还不够完善，一些问题还有待进一步研究，还需要不断的进行挖掘，不断进行完善。

4.1 高层建筑转换层结构抗震性能和抗震设计方法的研究

在高层机构的建筑中，由于转换层和建筑物的高度之间存在一定的受力关系，其刚性和均匀性都会受到破坏，因此转换层的机构对于房屋的结构来说，是需要集中的，尤其是变形集中和应力集中的过程，如果处理不好，房屋的抗震能力会大大减弱。

4.2 转换层结构的过渡受力问题的研究

过去对模拟施工过程计算的对比分析，均未涉及到结构中同时存在着强梁和弱梁、强柱和弱柱的情况。分析结果均为：梁的弯矩和剪力差别较大，柱的柱力差别不大，而梁又可以考虑塑性内力重分布进行内力调整，因此，不考虑模拟施工过程的计算并未构成多大的结构安全问题。在转换层结构中，同时存在着强梁和弱梁、强住和弱柱的情况，一方面转换构件在竖向荷载作用下的内力与施工进程的加载史有关，特别是对那些考虑转换构件与若干层结构共同工作的情况，应注意内力变化和采取相应的设计措施；另一方面，在施工阶段转换构件的过渡受力应予充分考虑。

4.3 钢骨混凝土转换层的应用

钢骨混凝土梁不仅承载力高，刚度好，可大大减小截面尺寸，且塑性、耐久性和抗震性能也优于钢筋混凝土梁。此外，钢骨混凝土梁在施工阶段其自身刚度好，定位准确，可减少支模，加快施工速度，节省工期，较高的提升了工程建设的效率。

4.4 预应力混凝土转换层的应用

采用预应力技术可带来许多结构和施工上的优点，如减小截面尺寸、控制裂缝和挠度，控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等等。因此，预应力混凝土结构非常适合于建造承重荷载的大跨度转换层，且有自重轻，节省钢材和混凝土。

5 结语

总而言之，在我国，转换层在高层建筑中的应用十分广泛，各种不同类型的转换层会带来不同的效果，需要区别对待。使用更为科学合理的方法来进行设计，从而促进建筑行业的不断规范，使得建筑行业能够持续发展。

参考文献

[1] 唐兴荣，何芳全.高层建筑中转换层结构的现状和发展.苏州城建环保学院学报.Vol.14，No.3.2003.

[2] 梁明.带转换层结构在实际应用中的一些问题.建筑技术与开发.Vol.30，No.8 Aug.2003.

[3] 黄勤勇，吕西林.转换层上、下刚度比对框支剪力墙结构抗震性能的影响.结构工程师，2003（1）.