高层建筑中转换层结构的设计措施分析

【摘要】随着我国国民经济高速发展，高层建筑结构形式凭借高度高、体量大、建筑面积大、土地占有量少等特点得到广泛使用，在高层建筑体系中存在较多功能使用分区，对此应当采取不同结构设计形式，转换层结构在这样的背景条件下产生，所谓转换层结构其工作目标是满足差异性结构体系相互转换，最终结构体系变化实现过渡，确保高层建筑的功能能够正常发挥。本文主要阐述转换层的特点与类型，剖析转换层的主要形式，并提出高层建筑转换层结构设计措施与要点。

【关键词】高层建筑；转换层；结构设计

1、高层建筑转换层的设计特点与分类

1.1转换层在高层建筑结构设计的特点

在高层建筑工程结构计算过程中，笔者发现建筑底部的受力要远大于上部结构，因此为能够保证安全性与可靠性要求，通常底部结构布置的柱网与墙体复杂、刚度大，但是越往上布置的墙体与柱数量就越少，导致底部活动范围较为局限，不能满足业主对功能空间的实际需求与建筑功能的发挥，对此需要对高层建筑转换层结构设计展开创新与改革，转换层的科学设计是处理上述问题的最佳途径，设计人员通过调整楼层结构转换形式与转换构件，最终满足主体结构的使用空间满足业主的需求。

1.2转换层在高层建筑主要分类

通过结构功能来看高层建筑转换层可分为以下两种：

（1）从高层建筑的竖向构件的布置来看，上、下部楼层竖向结构布置存在明显差异，设计人员需要进行结构类型的转换设计，结构转换形式主要以剪力墙结构为主，主要将上部剪力墙结构转换下部框架结构体系，从而能够扩大下部结构的使用空间。

（2）设计人员通过调整转换层上下间的柱网与轴线，从而能够拉开下部楼层竖向构件的间距，从而开拓高层建筑下部结构的使用空间，通过转换结构轴线形式，一旦上部楼层的剪力墙结构转化为框架结构，上下轴线与柱网既能够错开，实现结构平面布置上下错开的设计目的。

2、高层建筑转换层主要结构形式

从结构体系来讲，高层建筑的转换层主要包括：桁架结构体系、板柱结构体系、剪力墙结构体系等，剪力墙结构体系是较为常见的结构形式，业主如果对建筑室内空间较大，设计人员需要转变轴线与对应的结构类型，可选用梁式、桁式或板式的转换结构形式，对框筒结构则在底层布置较大入口，要求设计人员采取多样化转换体系，包括梁式、墙式、拱式，设计人员大多采用梁式转换层，因为该结构形式的传力路径简单且施工方便。

3、转换层结构的重要原则

设计人员明确结构形式后，还需要遵循下列原则：

（1）设计人员要调整转换次数与设置建筑主体构件时，尽可能要求柱与剪力墙保持上下贯通，减少转换构件的布置，能够有效降低因转换层产生的刚度突变，有利于高层建筑的结构抗震设计。

（2）设计人员在受力分析过程中要求传力简明，在设计过程中尽量减少转换，要求水平转换结构能实现传力路径清晰，尽量避免采用框支梁结构体系。

（3）设计人员应优化转换层结构的侧向刚度，根据高层建筑设计规范的相关要求，在设计中通过加大柱截面尺寸、调整剪力墙尺寸、提高砼强等措施来优化转换层结构刚度，并能够减少上部建筑结构刚度的影响，上述措施能够降低转换层上下结构承载力与刚度的侧向变化，有利于主体结构的抗震设计。

（4）设计人员应当确保高层建筑结构计算的精确性，可选取两种不同的力学模型设计软件来剖析高层建筑的内力数值，设计人员透过软件计算类似进行对结果的分析与比对。

4、转换层结构设计的优化措施

4.1设计人员应加强高层建筑的转换层抗震设计

设计人员认为转换层的布置必然造成建筑物竖向刚度产生突变，一旦受到地震影响造成主体结构出现薄弱环节，对高层建筑结构抗震功能产生不利影响对此设计人员此在进行转换层结构设计过程中要到下列几点：

（1）笔者认为尽量减少竖向转换构件的布置，增加上下贯穿的竖向构件数量，简化结构传力途径，降低刚度突变的影响，对高层建筑的结构抗震较为有利，需要注意的是转换层建筑高度宜低。

（2）设计人员应当做好转换层结构工作形式，确保传力路径的清晰化，从而有利于建筑结构抗震设计与施建筑工程的施工质量，而转换层刚度的控制应当基于建筑物经济与安全的基本要求。

4.2 设计人员加强转换层结构设计措施

（1）设计人员应重视下部主体结构的刚度设计，由于转换层结构竖向刚度的突变较为复杂，在抗震设计过程中，转换层结构抗剪切能力应满足相关的规范要求，设计人员可选择剪力墙、增强混凝土强度、扩大建筑下部竖向构件的截面尺寸等措施。

（2）设计人员在布置剪力墙过程中，设计人员要重视剪力墙对转换层刚度传递造成的不利影响，并且消除转换层结构刚度突变不利影响，可通过下列措施来解决： 第一，削减高层建筑上部刚度，减少转换层剪力墙的布置；除此以外，设计人员要提高转换层以下刚度，在适当条件下，对应部位布置局部落地剪力墙，同时要确保剪力墙的对称性分布，避免出现集中布置的现象。

（3）设计人员要保证转换层的结构刚度，然而转换层结构合理性刚度的确定具有一定难度，一旦刚度过大，必然引起竖向结构的地震反应与刚度突变，使其转换层受力处于不利位置，同时增加了材料的消耗，导致施工成本的增加，不满足经济性要求，反之，刚度过小转换层竖向构件存在较大沉降差，造成水平构件出现了次应力，同时也加大了配筋量。

4.3设计人员加强转换层的构件设计要点

（1）设计人员加强框支柱设计，尤其在转换层结构设计中，框支柱属于极为重要的构件，对高层建筑的安全性产生重大影响，基于各种因素，在实际工程的施工过程中，笔者发现楼板产生变形情况，剪力墙在施工过程中也会出现一些裂缝，然而裂缝与变形必然会减少刚度，增大高层建筑的框支柱剪力。除此以外，笔者在结构设计工作中，应当结合当前规范标准，并将转换层上部墙体纵筋应进入至墙体内部，最终能够强化转换层的连接性能。

（2）设计人员加强框支梁设计，框支梁作为转换层荷载传输的重要纽带，能够有效增强框支-剪力墙体系的抗震能力，除此以外剪压比也能够影响梁构件的截面尺寸，设计人员通过结构计算来确定框支梁构件的截面高度，然而框支梁受力分析较为复杂，受力较大，在结构设计过程中设计人员做好安全储备。众所周知，框支梁作为主要的抗震减震构件，有效增强抗震性能，因此该构件受剪性较大，在实际施工过程中，应按照强剪弱弯的设计原则，加大加密箍筋与增加纵筋量实现设计上的平衡。

结束语：

综上所述，在高层建筑结构设计过程中，转换层的布置得到设计人员的推广与应用，设计人员应结合高层建筑结构要点来选取最为科学的转换层形式，从而进一步优化使用功能。通过对建筑构件受力计算，从而确保高层建筑结构安全性与稳定性，极大满足业主个性化使用需求。

参考文献：

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