对高层建筑转换层结构设计的有关探讨

赵恒

摘 要：随着我国经济快速发展，科学技术水平不断提高，使得我国建筑行业得到全面的进步与发展。建筑结构设计日益复杂化、多样化，其中高层建筑转换层结构设计是建筑行业一直关注和研究的问题。了解和分析高层建筑转换层结构设计，对建筑行业的发展有着积极的作用。本文将对高层建筑转换层结构设计进行相关探讨，分析研究高层转换层结构设计存在的问题，并寻求有效的措施。

关键词：高层建筑；转换层；结构设计

中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0093-01

建筑行业的发展速度不断加快，人们对生活水平的要求越来越高，居住环境的好坏成为人们关注的问题，在现代建筑结构体系中，高层建筑结构设计引起了人们的关注。为了满足人们对住宅的需求，复杂化、多样化的建筑结构不断涌现。高层建筑转换层结构设计在高层建筑过程中起到非常重要的作用，它能够充分发挥建筑结构各个部分使用功能，使高层建筑结构更加完善。因此，不断提高和完善高层建筑转换层结构设计是促进建筑行业更好发展的前提条件。

1 转换层的概念和功能

1.1 转换层概念

高层建筑结构中，为了满足人们对房屋住所的要求，为建筑物预留更大的空间，扩大建筑物网柱，减少墙体；而在高层建筑结构上层，要开设小的空间，就需要多层墙体来实现。然而，在结构设计过程中会因竖向杆件无法贯通接地，使得无法满足高层建筑结构额整体效果和功能，所以采取水平转换结构来与下部竖向杆件进行连接，能够有效的满足高层建筑结构设计在不同功能上的需求。这种形式的建筑结构称为高层建筑转换层结构。

1.2 转换层功能

转换层结构功能可以分为3类：上层结构和下层结构转换，这种形式的转换大多应用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构，以此来创造一个较大的内部自由空间；上层与下层之间的柱网、轴线变化，转换层结构没有发生改变，但是通过转换层使下层形成大柱网，多用于外框筒的下层较大的入口；对结构形式和结构轴线布置进行转换，使其形成上下结构不对其的结构布置。

2 转换层结构形式与设计方法

2.1 梁式转换层结构

梁式转换层结构是高层建筑中经常采用的一种形式。其主要是将墙转换成梁柱的形式，在具体的施工过程中，能够明确和了解传力途径。因此，采用这种转换层结构简单、清楚且施工成本低。正因为其有这种优点，在高层建筑转换层结构中应用广泛。由于建筑结构多样化，在实际工程建设中，转换梁的结构形式也趋于多样化。转换梁所承受的荷载力来源于竖向杆件荷载作用下的受力情况。通过对不同结构性形式转换梁的受力规律进行分析和研究，可以了解转换梁设计方法受荷载作用和转换层的形式影响较大。

2.2 桁架式转换层结构

桁架式转换结构的受力规律较为清晰，使用起来比较灵活，还能起到良好的抗震效果。这种转换层结构是梁式转换层结构演变而来的，其整个转换层是由钢筋混凝土结构组成，桁架结构的上下杆件布置在转换层的上下楼面结构层内。桁架结构高度很高，其下部杆件的界面尺寸较小。虽然桁架式转换层结构的整体性能好，但是在施工处理方面却比较复杂，施工难度较大。桁架式转换层结构设计的重点是节点设计，当节点受力较大时，易剪切破坏，增加配筋量；桁架式转换层结构设计对高度要求较为严格，因此，在施工过程中，要严格控制高度，避免地震作用下造成破坏。

2.3 箱式转换层结构

箱式转换层结构形式是单向、双向托梁与上下层楼板之间共同工作情况下形成的。其整体性能较好，在上下层结构布置过程中，具备有效的传力。从高层建筑结构来看，其占用太大的空间，不适用于住宅转换层的设计，由于转换层结构设计经常会与设备布置和管道布置发生冲突。这种转换层结构形式缺点是自重大，施工成本高。 从结构形式的选择和建筑造价等方面来考虑，这种转换层结构形式在实际高层建筑转换层结构上的应用较少。

2.4 厚板厚梁式转换层结构

高层建筑结构中，当上下柱网轴线错开较大，需要用厚板进行直接承重，形成厚板式转换层结构，这种转换层结构形式可以灵活布置下层柱网，不需要与下层结构对齐。但是，采用这种结构形式的自重大，施工材料消耗较大，使得成本增加。厚板式转换层结构的强度大，使上层结构的布置更加方便；由于传力模糊不清，导致结构计算受到限制，影响整体结构设计。厚板式转换层结构在地震作用下反应强烈，使厚板本身受力大，也会因竖向刚度的变化，上下层结构受到很大的荷载作用力，造成严重的危害。

3 高层建筑转换层结构设计原则及问题要点

3.1 高层建筑转换层结构设计原则

针对转换层的布置使得建筑物竖向刚度的发生改变，在地震作用下，容易形成许多薄弱环节，降低了高层建筑整体结构的抗震效果，因此，在设计过程中因遵循相应的设计原则。设计过程中要减少结构转换的竖向构件，竖向构件减少，转换结构就越少，对建筑物竖向刚度突变的影响作用小，对抗震结构有利；高层建筑结构转换层的竖向设计尽量选择较低的位置；在转换层结构形式的选择上，要选择具有明确传力路径的结构形式，这样便于结构设计和施工。

3.2 高层建筑转换层结构设计中问题要点

转换层的刚度突变是高层建筑转换层结构最为复杂，也是设计人员最为头痛的问题。为了满足高层建筑抗震设计的要求，需要对转换层结构上下层结构的总体刚度进行有效的处理，避免刚度突变地震作用下带来的危害。因此，在设计过程中，通常采用加大截面尺寸、加强混凝土强度、增加剪力墙等方法来强化刚度，设计人员进行转换层结构设计时，需重点考虑这方面的影响因素。

高层建筑转换层结构的刚度要控制在地震作用影响的范围之内，不宜过大，也不宜过小，刚度太大，地震作用下容易增加建筑物地震发应，刚度太小又会影响建筑物上下层结构的受力作用。因此，在结构设计时，刚度的控制是非常重要，同时在材料的消耗方面也要进行有效的控制，避免因各种原因导致高层建筑转换层结构出现问题。

4 结语

随着我国高层建筑项目不断增加，建筑结构设计越来越复杂化、多样化，转换层结构在高层建筑结构中应用普遍。强化高层建筑转换层结构设计水平，提高转换层在高层建筑中的应用能力，是建筑行业迫切需要解决的问题。因此，在未来高层建筑不断增加的条件下，深入对转换层结构的分析和研究，是提高高层建筑技术含量和建设水平的有效依据。

参考文献

[1] 曾曲云.高层建筑转换层结构设计[J].建筑知识：学术刊，2011（12）.

[2] 王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息，2011（23）.

[3] 徐斌.高层建筑转换层结构设计的探讨[J].中国新技术新产品，2013（4）.