带转换层的高层建筑结构设计

【摘 要】改革开放以来，我国经济快速的发展，城市化进程不断的加快，城市规模越来越大。国家加大了对基础建设的投入，越来越多的高楼建立起来。随着经济的发展，人们的生活水平逐渐提高，近年来出现了房地产火爆的情况，各个房地产公司加大建设力度，但是由于城市空间的不足和局限，为了更好的利用空间，大多数建筑都是高层建筑。目前城市规模的扩大化，高楼成为了一种趋势和潮流。随着高楼的发展，带转换层的高层建筑也越来越多。带转换层的高层建筑以及成为了一种不可逆转的趋势和潮流。所以本文就带转换层的高楼建筑结构的设计作了简单的介绍分析。本文首先介绍了转换层的定义和功能，之后分析了不同类型的特点以及分类的标准。重点介绍了不同类型建筑的设计方法，以及在设计工作中我们需要注意的问题。

【关键词】 带转换层高楼 建筑设计 功能 分类 设计方法 技术要点

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：

一．引言

当今社会是经济高速发展的时代，经济的高速发展也带动了我国建筑行业的迅猛发展，随着科学技术的不断进步，我国建筑水平也有了较大的提高，高层建筑逐步向着综合性、多样化以及全面化的方向发展。就目前我国的建筑发展情况而言，当前在我国出现的比较多的形式是上部多半都是民用住宅楼层，下部就是大规模的商场以及娱乐场所。我们换个角度来看，从建筑的功能来看，上部由于是居民居住楼房，所以多半是用墙体隔开的小间房，其房间的形式多样，利用比较自由，而下部则是为了满足应用的需求，其空间比较大，主要是用大柱网结构，很少出现隔墙。这样的很显然我们可以发现，建筑上层的墙体比较多，而下部的墙体相对较小，这与以往常规的建筑结构是不同。正是因为这样所以产生了带转换层的高层建筑，带转换层的高层建筑可以使这种应用多元化的建筑在结构上更加的合理，其产生可以说是必然的，也受到了建筑行业的关注，其发展应用范围不断的扩大，已经成为了以后发展的趋势。

二．建筑转换层的定义以及功能

因为建筑工程功能的改变，目前高层建筑的应用更加的多元化，上部主要呈轴线布置，其间数多但是每间的面积比较小。下部则与上部恰恰相反，下部主要是要求空间大，所以就要求柱网比较大，隔墙比较少，中间存在一个过渡的楼层。这就是我们所说的带装换层的建筑。其转换层的功能主要有以下几点：

1.上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。以获得较大的内部自由空间。

2.上、下层结构柱网和轴线的改变转换层上、下的结构形式未改变，通过转换层能使下部结构的柱距扩大，形成大柱网。在下层可以有较大的出入口。

3.同时转换上、下层结构类型和柱网上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时，下部柱网与上部剪力墙的轴线错开，形成上、下柱网不对齐的布置。

三．转换层型式的类型

从设计结构型式上看, 转换层可分为以下几种类型:

1.梁式转换层

一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上, 再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时, 则采用双向梁布置。

2.箱式转换层

当转换梁截面过大时, 设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。为了使理论假定与实际相符, 可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板, 形成一个箱形梁。

3.厚板式转换层

当上下柱网错位较多, 难以用梁直接承托时, 则需做成厚板, 即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。

4.桁架式转换层

当高层建筑下部为大空间商场, 上部为小空间客房或写字楼, 且需设置管道设备层时, 也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙, 而管道则可利用桁架间的空间穿行。

四．不同类型转换层的设计的概述

高层建筑转换结构一般可分为以上介绍的4种基本结构形式，其具体样式如下图：

1.梁式转换层结构

该结构形式是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，由于其传力途径采用墙(柱)转换梁柱(墙)的形式，具有传力直接、明确和清楚的优点，实际工程中转换梁的结构形式有多种多样，从转换梁功能上，可分为托墙和托柱；从转换梁形式上，可分为加腋和不加腋；从转换梁结构采用材料上，又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土、钢骨混凝土和钢结构等。

2.桁架式转换结构

桁架分为空腹桁架和实腹桁架2 种，它可以是钢桁架，也可以是钢筋混凝土桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。“强斜腹杆，强节点”是桁架转换层的基本设计原则，而节点的受力复杂，容易发生剪切破坏，造成配筋过多。桁架转换式通常要求高度在3m 以上，否则斜压杆件易形成超短柱，地震作用下容易产生脆性破坏。

3.箱型转换结构

该结构形式即单向托梁、双向托梁如果连同上下层较厚的楼板共同工作，可以形成刚度很大的箱形转换层。它的优点是转换层本身的整体性很好，当转换层上部结构布置较复杂时，仍能够保证上下竖向构件的有效传力。

4.厚板厚梁式转换结构

带厚板转换层的高层建筑可采用三维空间分析程序进行整体结构的内力分析。厚板的内力分析：转换板边界形状不规则，荷载分布和支撑条件较为复杂，一般需采用有限单元法进行详细应力分析。可采用PKPM 系列软件中复杂楼板有限元分析软件计算。

五.转换层高层建筑结构的设计时注意事项

我们知道在我国，建筑行业的起步比较晚，尤其是带转换层的建筑是在最近的几年才发展起来的，所一与一些发达国家相比我国的带转换层的建筑结构设计理论以及设计方法相对不完善，在设计的工程中往往会遇到不同的难题。所以针对在设计的过程中常常遇到的问题，我们总结必须注意一下的几点：

1.在对带有转换层的建筑进行设计时其转换层下部的结构不能设计为柔软层，如果设计成了柔软层，则转换层不能够承受上部巨大的质量与压力，极容易导致房屋倒塌。

2.在设计时应该注意要把转换层的上部结构设计成为抗侧刚度接近于下部的抗侧刚度，转换层的上下部其刚度不能有突变情况，而是一个渐变的过程。

3.我们知道底部转换层的高度和其刚度是有关联的，其位置越高则转换层的上下刚度变化会越大，这样的话就会极易的导致转换层上下刚度出现突变的情况，会很容易导致剪力墙出现受压裂缝，导致对墙体的破坏，严重的则可能导致坍塌事故，所以在设计时必须要注意转换层高度的适宜。

4.我们在设计时必须按照相关的规定设计，其设计的结构体系必须符合规定的标准，不得违反规定做事，否则会出现严重的后果。

六．结束语

随着我国经济的发展，经济的发展带动了我国建筑行业的发展，当前随着城市规模的扩大，城市人口越来越多，城市拥挤已经成为了城市目前普片存在的问题，正是因为这个问题的存在，我国建筑工程逐步加强了对空间的利用，建筑工程向着多层的方向发展。其功能也是发生了相应的改变，当前的建筑楼，上部是居民住宅楼层，下部则为大型的商场或者娱乐场所。为了解决建筑物上部和下部隔墙的分布不均匀的问题，带转换层的建筑结构应用而生。带转换层的建筑结构设计使建筑的结构更加的科学合理。就目前我国的建筑水平而言，已经取得相当不错的成果，但是我国的建筑行业起步比较晚，基础比较差，所以和发达国家相比还是有很大的差距的，尤其是我国带转换层的建筑设计水平还相对的比较不成熟，所以我们在具体的工作中要事实其实，具体问题具体分析，结合我国建筑物的自身特点，不断的创新，不断的总结，不断学习，只有这样才能使我国建筑水平提高到一个新的层次。

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