对高层建筑结构转换层结构设计要点问题的再探讨

摘 要：随着现代社会经济的高速发展，人民的收入和生活水平得到很大的提升，并且人们对各种服务和环境有了更高的要求，尤其是在高层建筑上，随着发展人们提出了更高的要求。针对这些更高度的要求，高层建筑也逐渐的向样式多样化、结构美观化、建筑功能强化发展。然而，建设同时面临各种难题，因此文章将对高层建筑转换层进行相关问题详细分析，在深入研讨后，针对部分问题提出办法，以求能推动其发展。

关键词：高层建筑；转换层；结构设计；类型

中图分类号：TU355 文献标识码：A

1 前言

作为一项施工难度较高的建筑项目，高层建筑本身就是复杂而细致的代表，而结构转换层的设计工作更是整个工程中复杂性较高的环节之一。因此，在执行设计方案之前，必须经过严格的审查。结构转换层设计之所以难度较大，是由于受力影响增加了设计难度。正是由于难度上的问题，使其成为备受重视的一个环节，而且转换层的设计能够直接影响到整个建筑的舒适度、受力和美感。

2 转换层的定义和功能

高层建筑转换层可以分为两类，一类是结构转换层，另一类是功能转换层。

结构转换层的定义：在许多高层建筑的建设施工中，对结构转换层进行设计往往是难点。在高层建筑的空间分配上，通常高层被用来办公、居住，因此需隔出单个空间，加墙少柱；但是底层往往被用作大型商业活动处所，所需空间大，因此减墙加柱。针对这种情况，就需要将高层墙体所受压力转至低层的支柱上，这而起到这一转换作用的楼层就是结构转换层。

功能：在其诸多功能中最为重要的是将高承载的压力转移到低层，变化高低层的支柱和墙体布局及其结构变化类型，并且将不合理之处一起进行改良和转换。

3 结构转换层的类型及设计方法论述

高层建筑结构转换层可以分为四种类型：梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。

3.1 梁式转换层。特点：梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计，这两者是按功能不同来进行划分的。（1）托柱形式转换梁截面设计。普通式截面配筋计算具有广泛的适用性，尤其是当普通框架作为转化梁的施重者时，这种计算方式能够精准的将转换梁的承载力计算出来。而且，上述的情况中转换梁承载普通框架所受的力等同于普通梁此时的受力状况，但是，当转换梁承受的是上部斜杆框架时，就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计，因为，此时的转换面承受的是轴向拉力。（2）托墙形式转换梁截面设计。由于本身是技术施工要求较高的工作，所以必须重视力学上的问题。当上层的墙体作为转换梁的施重者且满跨不开洞时，转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法，它的受力特点和破坏形态表现为深梁，不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大，所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了。

3.2 箱型转换结构。在高层建筑的设计技术使用中，箱型转换结构技术被广泛采用，此技术在结构设计中比较重视支撑体系的设置的合理和科学性，这是此技术的技术优势所在，也是保证高层施工质量和效率的关键所在，主要优点是转换层本身的整体性非常好，然而，此法仍有其缺陷，由于其转换层体积较大，那个楼层剩余面积较小，无法用作其他商业活动，只能成为单纯的转换层，另外就是由于它的体积和重量过大，使得它的制作用料过多，成本较高，这也是此法无法普及的原因。

3.3 厚板式转换层。此种转换方式具有许多独有的优势，例如便于安装和布置，能够整体挪动。然而，此种转换层自身重量和体积过大，产生较大的地震影响，同时制作上耗材耗资金并且多发生震害，因此此法一般不会在设计中被采用。在对厚板式转换层进行整体结构内部受力分析时，可以使用TBSA等的三维空间方式，主要是转换板的不规则边界，这样的一般会采用有效单元法进行内力分析，还可以采用复杂楼板有限元分析软件进行进一步计算，还可以对板在收到竖向压力荷载的受弯和局部压力等的进行计算。

3.4 桁架式转换层。在桁架的分类中，主要有空腹法和实腹法这两种桁架转换方式，桁架式转换层的技术应用原理主要是是借鉴于梁式转换层结构转换原理，并加以改进，使其在受力上更为精准、整体性更强、抗震性更高、框架支柱柱顶弯矩和剪力更加小一点的优势，然而同时它也有许多明显的不足，例如技术施工较为困难、转换层制作工序繁杂、节点设置较难等等。对其结构进行整体性的内部受力分析，在高层建筑低层是大型商业场所时，所需空间大，相反高层则需要单个的小型空间，这时就应该能够采用桁架式转换层技术，其中尤其是在进行管道设置施工环节时，更需要使用这种方式，因为这种桁架式转换层施工技术能够更精准的进行管道设置。另外，此种转换层技术布置施工时要跨满层进行，还要将上弦节点和上部密柱中心的位置处于同一水平线，这样能够降低下层框架对整个转换层重量的承载比例，从而保护下层框架。

4 转换层施工遇到的问题及对策

4.1 技术施工难点。（1）结构转换层自身重量和体积过大，不利于位置安放；由于制作复杂，同时施工标准和技术要求较高，而且制作的原材料使用量较大，这些都提高了成本。（2）混凝土搅拌制作不均，大体积混凝土块存于转换层中，易在温度影响下出现崩裂问题。（3）转换层在施工时对其下层影响较大。

4.2 解决措施。（1）要根据低层结构对支撑体系进行合理安排，不能过分拘泥技术要求，更要结合实际经验，可以利用悬空支撑体系，以降低直接作用在楼板上的力。（2）实施相关措施处理转换层中大体积的混凝土，如：严格控制养护工作中的温度、以小体积矿渣为原料，转换层的支撑工作完成时，要检查混凝土的干湿度。（3）利用分层浇灌混凝土的措施来减少转换层对低层的压力和影响，利用先浇灌部分来分担压力，以减少整个支撑体的承载力。（4）相关的工作人员要详细的了解和掌握设计图纸及相关技术要领，并且要按照相关法规来操作。在转换梁进行到一定高度时，要严格控制整个钢筋骨架的稳定性，以保证安全施工。

结语

对结构转换进行设计工作，是整个高层建筑工作中最为重要的部分，也是备受重视的环节。但是，因为高层建筑结构非常复杂而且建筑量很大，所以对相关员工的要求极为严格，需要他们具有个高度的专业知识和强烈责任意识。对于其设计工作必须要根据实际来选择，争取做到科学性、合理性、可行性并存。从整个结构的整体出发，注重其各环节的协调性、稳定性、安全性。当前，我国在这方面的设计技术仍需不断改良、完善与创新。

参考文献

[1]李多龙.高层建筑结构设计的基本流程分析[J].江西建材，2013（06）：32-33.