高层建筑结构转换层设计中注意相关要点探究

摘 要：目前，在我国较常见的建筑物形式为上部为小开间的民用住宅，较多的墙体来分隔空间以满足户型的需要；下部为大开间的商场或公共娱乐场所，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。为了实现这种结构形式的建筑物，必须在上下不同的结构体系转换的楼层设置转换层，完成结构变化形式的过渡。文章主要阐述了建筑转换层的特点，从而进一步针对建筑转换层结构的布置、抗震设计、转换层上下结构侧向刚度比等方面应注意的要点进行了分析。

关键词：高层建筑结构布置粱式转换抗震设计

Abstract: At present, the more common form of the buildings in our country for the upper part of the small bay in the residential, more of the wall to separate the space to meet the needs of the units; the lower part of the large bay shopping malls or public places of entertainment, a large column grid.less wall, in order to meet the public use requirement. In order to achieve the building of this structure must be set in the floor up and down different structural system conversion conversion layer, the structural changes in the form of transition. The article described the architectural characteristics of the conversion layer, thereby further conversion layer structure of the layout for the building, seismic design, conversion layer of the upper and lower lateral stiffness than the other aspects should be noted that the points were analyzed.

Keywords: high-rise building structure layout beam converted seismic design

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

随着城市建设步伐的加快，高层建筑的功能需求也发生了很大的变化，不再是单一、枯燥和片面的。常见的建筑物结构形式为民用住宅与公共场所通过墙体、柱网进行分开，各自满足自身的使用要求。在这其中运用到了转换层，只有通过转换层才能实现这种结构变化形式的过渡，完成各自的需求功能。本文通过介绍转换层结构形式、受力特点，并提出了转换层结构设计中应注意的问题。

1 高层建筑转换层结构形式及特点

（1）粱式转换。目前，在高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式是粱式转换，其传力途径直接、明确，是由上部墙经转换梁传力给下部柱，完成整个建筑物的使用功能的。这种转换方式不仅有利于工程的计算、分析及设计，在成本造价上也较低，因此广为人们所应用，根据资料显示，其数量是转换层总量的77％。选择转换梁的截面高度通常为0.8~6m，在带转换层结构的高层建筑中主要以梁式转换层为主。

（2）箱式转换。这种转换方式是通过单向托粱和双向托粱与上、下层较厚的楼板浇筑为一个整体而实现的，这种转换层刚度较大。

（3）板式转换。板式转换层主要是应用在转换层上下柱网错开较多、布置没有次序、无法用梁进行承托的情况下，需将转换层做成2.0~2.8m厚度的转换板，这是从抗剪和抗冲切的角度考虑的。这种转换层的下层柱可灵活摆动，然而因自重较大，所费材料较多，拖工难度大。

（4）桁架转换。桁架主要包括空腹桁架与实腹桁架两类。与梁式转换层相比，这种转换层的受力更加清楚、明确，使用、活动空间更大，自重小，抗震性能也更高。然而其节点设计复杂，由于受到各种因素的限制，无法广泛运用于各类高层建筑中。

（5）斜柱转换。这种转换层能够发挥混凝土可压缩性能的优势，为整个建筑扩大利用空间，其为比较特殊的一种结构形式。使用此类转换层，会增大水平荷载，因此为了克服这个缺点，以建筑物的平面布置为前提，在转换层施工中添加圈梁或拉梁，以最短的路径，达到相互平衡。

（6）巨型框架转换。此类转换层具有比较好的前景，也是目前我国建筑业的发展方向。巨型框架转换具有较好的抗震性能，主要是由竖向筒体或巨型柱与一道或多道大梁组成，从结构上看，也是由多个梁式转换层组成。在施工前，通过模拟施工过程的设计方法，掌握在施工中遇见的问题，有效解决临时支撑情况及维持足够的抗侧刚度。

2 建筑转换层结构设计中应注意要点分析

2.1 转换层的结构布置

转换层的结构布置时，应注意以下几个方面：

（1）转换层的建筑结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、析架、空腹析架、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。

（2）换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7度，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。

（3）高规规定了几条重要原则：带转换层的筒体结构的内筒应全部上、下贯通落地并按刚度要求增加墙厚；框支剪力墙结构要有足够的剪力墙上、下贯通落地并按刚度比要求增加墙厚；长矩形平面的框支剪力墙结构，抗震设计时，其落地剪力墙的间距按原规程适当加严，比原规程增加了限制落地柱周围的楼板不应错层的规定这几点的原则是防止转换层下部结构破坏的基本要求，特别是对于抗震设计的结构，要求更加严格。

遵守这些原则就可控制刚度突变，减少内力传递的突变程度缩短转换层上、下结构内力传递途径，保证转换层楼盖有足够的刚度以传递不同抗侧力结构之间的剪力，防止框支柱因楼盖错层发生破坏。

（4）框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边门洞、中柱上方不宜设门洞。试验研究和计算分析说明，这些门洞使框支梁的剪力大幅度增加，边门洞小墙肢应力集中，很容易破坏。此外，落地剪力墙和筒体的洞口宜在墙体的中部，以便使落地剪力墙各墙肢受力比较均匀。

2.2 转换层高层建筑结构的抗震设计

带转换层的高层建筑结构中，由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性受到很大的破坏，转换层结构竖向承载力构件不连续和墙、柱截面的突变，导致传力路线曲折、变形集中和应力集中，因此转换结构的抗震性能较差。转换层高层建筑结构的抗震设计应注意以下几方面的措施：

（1）抗震设计时，高位转换对结构受力十分不利。计算分析说明，在水平地震作用下，倾覆力矩分布曲线在转换层处呈现转折，转换层下部是以剪力墙为主的框架-剪力墙结构，落地剪力墙所分配的倾覆力矩由转换层往下递增较快，而支撑框架的倾覆力矩递增很少。