高层建筑转换层结构设计探索

摘要：随着城市人口的不断增加以及城市化建设进程的加快，城市用地紧张已经成为目前十分典型的问题。为了缓解城市用地紧张这一问题，各地区都开始提倡修建高层建筑，利用高层建筑来在一定程度上缓解城市用地紧张的问题，重庆市就是比较典型的一个地区。以当前高层建筑转换层结构设计工作开展的情况为基础，结合近年来的工作经验，对高层建筑转换层结构设计工作理念进行研究，并提出具体化的设计方法，为后续工作的开展提供参考。

关键词：高层建筑；转换层；结构设计

引言

近年来人们的生活水平不断提升，对建筑物要求也逐年增高。转换层结构设计可以有效提升建筑物的质量以及建筑物使用性能，属于高层建筑设计过程中十分关键的一个环节。社会现代化进程的发展，带动着高层建筑朝着更高、更复杂以及功能化更强的角度进发，结构也相对完善。为了满足当下社会发展趋势的要求，必须要做好高层建筑结构转换层设计工作，下文将对相关问题加以阐述。

1转换层结构设计方式阐述

1.1梁式转换层结构设计研究

梁式转换层结构属于当前我国高层建筑中比较常见的一种转换层施工形式，将墙体转换成梁柱，以此来掌握传力的具体途径。利用这种结构比较简单的转换层来进行施工，不仅条理清晰，而且需要投入的项目施工成本也比较低廉。正因为有上述各种优点，所以高层建筑转换层结构的使用频率才会越来越高，操作起来也更加方便。因为结构结构存在多样化的特点，所以在工程项目建设过程中，转换梁结构形式也开始变得更加丰富多样。转换梁需要承受大量的荷载，这些盒子啊来自于竖向杆件的作用。对不同结构形式转换梁受力状态进行分析，深入研究不同受力状态下转换梁的具体情况，明确转换梁设计方法所受到的荷载。

1.2桁架式转换层结构研究

衔架式的转换结构，其受力规律相对明显，操作起来难度较低，十分灵活，可以有效起到抗震的作用。该转换层结构属于梁氏转换层结构的一种深入变形，转换层的主要构成要素是钢筋混凝土，衔架结构的上杆件、下杆件都布置在转换层结构当中。衔架结构高度比较高，但是下部的各种杆件界面尺寸相对较小。虽然当下衔架式转换结构整体性能较为理想，但是在设计过程中，却经常出现各种问题。如果节点的受力比较大，很容易导致剪切位置出现损坏，适当的增加一些配筋量可以缓解这一情况。衔架式的转换层结构设计对高度的要求十分严格，所以在对其进行施工的整个过程中，相关工作人员必须要控制高度，避免因为受到地震等情况，对其造成破坏。

1.3箱式转换层结构研究

箱式转换层结构形式，是单向和双向托梁与上下层楼板相互作用而形成的一种新式结构，传力比较强。从近年来我国常见的高层建筑结构角度分析，这种传统的结构占用空间比较大，并不适合在住宅转换层设计中使用，因为如果强行的使用在住宅的转换层中，会导致转换层结构设计和设备布置以及管道等位置产生冲突。这种转换层结构形式缺点比较明显，其自重比较大，而且项目的整体施工成本高昂。

1.4厚板厚梁转换层结构

高层建筑结构当中，一般都存在上下柱网轴线错开的问题，并且这些位置的轴线错开程度比较大，需要使用厚板来承重，并形成专业的厚板式转换层结构体系。这种转换层结构体系形式灵活多变，可以十分灵活的布置一些下层的柱网，且这种柱网并不需要和下层结构相互对齐。该结构的自重比较大，项目施工需要消耗的材料总量比较多，严重影响了项目的经济效益，导致项目施工成本明显提升。厚板式的转换层结构强度比较大，工作人员在对上层结构进行布置的时候难度较小，整个操作流程比较简单易懂。因为传力形式比较模糊，所以结构计算会受到一定的限制，且这种限制会对结构的整体设计产生影响。厚板式的转换层结构会受到地震的影响，反应比较强烈，导致厚板层自身的受力明显增加，同时也会产生一定量的刚度变化，让上下层结构都承受到荷载的作用，转换层结构设计方式总结如图1所示。

2高层建筑转换层结构设计原则与需要关注的问题阐述

2.1高层建筑转换层结构的设计原则阐述

根据不同高层建筑的具体情况，来对转换层进行布置，并改变建筑物竖向刚度，让建筑物的竖向刚度产生一定的变化。因为受到地震作用力的影响，导致建筑物的许多位置都成为薄弱环节，会影响到高层建筑物结构体系的抗震效果，所以在对其进行设计的整个过程中，都必须要严格遵守设计理念及设计原则。在对结构体系进行设计的整个过程中，要尽量减少结构转换竖向构件数量，如果竖向的构件数量不断减少，则对应的转换结构也会明显减少，对建筑物竖向刚度突变的影响也会明显缩减，进而提升建筑结构的抗震性能。高层建筑结构转换层竖向设计，要尽量的选择一些地势相对较低的位置进行设计，并且在对转换层结构形式进行选择的时候，尽量选择一些传力路线比较明显的结构，这有这样才能为后续结构设计及施工奠定良好的基础。

2.2高层建筑转换层结构设计要点阐述

转换层刚度突变，是高层建筑转换层结构最常见的一种问题，同时也是解决起来难度最大的一个问题。为了全面满足当下高层建筑抗震设计的硬性需求，相关工作人员必须要做好转换层结构上下层总体刚度处理，尽量减少刚度突变地震所带来的负面影响。在对其进行设计的全过程中，尽量增加截面位置的尺寸，并提升混凝土材料强度，利用增加剪力墙等形式来从根本上提升部分环节的刚度水平。负责对项目进行设计的工作人员，在对转换层结构进行设计的过程中，必须要多考虑这方面的影响要素。高层建筑转换层结构刚度必须要始终都控制在地震作用的影响范围以内，不能超过规定的地震作用影响范围，也不能过小。如果刚度超标，并且受到地震的作用，很容易提升建筑的地震反应。如果刚度比较小，会影响到建筑物上下层结构受力状态，所以从整体上来看，在对建筑进行设计的过程中，必须要控制好建筑物的刚度，并保证材料消耗控制质量，避免高层建筑转换层结构出现问题。

3实例分析

以贵州省某工程项目的建设情况为例，该建筑工程项目主要组成部分是住宅结构，将住宅结构作为建筑的主体结构，结合办公、酒店及商业多项内容于一体，构成综合性建筑工程项目。占地面积超过5万m2，建筑面积为10万m2，地上位置建筑总量在7万m2以上，地下位置的面积为3万m2。对该建筑工程项目进行转换层结构设计，先对转换层结构进行布置与选型，该工程项目A楼地面以上共计30层，高度94m，塔楼结构的框支层层高5m，每层的标准高度为3m。该楼利用放裂缝处理模式，与其余的裙楼相互间隔，而且地面之上的部分建筑物呈现出十字轮廓。在对楼塔进行设计的时候，选用框支剪力墙结构进行设计，并按照建筑的实际使用功能以及建筑的使用要求，分别对顶板位置进行剪力墙结构转换处理。梁板位置混凝土的强度设计为C30-C35，竖向的构件混凝土强图设计为C35-C60区间。剪力墙厚度按照项目的实际情况，设置为275mm，在对框支柱截面进行设计的时候，控制框支柱截面在1200mm，最后再按照项目建设与项目设计情况，对换梁截面位置进行设计。该建筑楼盖采用现浇混凝土梁板结构进行建设，设计楼塔的核心筒内板厚度150mm，标准层厚度为100mm。之后对建筑物自身的应力情况进行分析，并将建筑物转换层与上下相邻的楼板厚度增加到170mm，按照实际的状态来提升混凝土强度等级，最终起到提升转换层稳定性的目的。

4结束语

上文首先从梁式转换层结构设计研究、桁架式转换层结构研究、箱式转换层结构研究、厚板厚梁转换层结构四个方面，对转换层结构设计方式进行了阐述。之后从高层建筑转换层结构的设计原则阐述、高层建筑转换层结构设计要点阐述两个方面，论述了高层建筑转换层结构设计原则与需要关注的问题，再配合实例分析，对相关论点进行了补充与论证。希望可以通过上文的研究，对日后工作的开展奠定基础，提升日后工作质量。

参考文献

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作者：周莉 单位：贵州省建筑设计研究院有限责任公司