带转换层的高层建筑发展

范 佳

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

带转换层的高层建筑发展

范 佳

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

在这个经济迅猛发展的时代，普通的高层建筑已随处可见，现在转换层结构也开始走入人类的视野当中，对于人类居住、办公以及商业娱乐的住所又多了一个选择，同时转换层结构的特殊性能也给人类带来了方便之处，着重从带转换层的高层建筑的历史进行研究，对于国内外该课题发展以及研究方向进行了详细阐述。

高层建筑，转换层结构，历史

0 引言

我国是一个人口巨大的国家，社会不断的进步，居住环境也在不断的提出新的需求，目前建筑行业的蓬勃发展带动着各项经济指标的提升，同时要求施工技术不停地更新，更好的环境需求以及方便的交通、娱乐。带转换层的高层建筑结合了商业和住宅的连接，下疏上密，下部结构空间较大，墙体少，上部结构空间小，墙体多，这种典型的带转换层的高层建筑正好顺应时代的发展，满足各类人群的需求。

1 发展趋势

高层建筑的不断发展，建筑高度不断的在增加，转换层结构中的承托层数也在不断递增，结构发生变化，同时对应的材料也发生了新的需求，对于钢骨混凝土来说，这是一个机遇，国外对于钢骨混凝土的应用比较多，但是国内很少见。钢骨混凝土在转换层结构中具有较大的优势，主要体现在其抗震性能要高于普通混凝土，更加有利于结构的稳定，而且钢骨混凝土更加方便于施工。

国内应用较多的预应力混凝土相比于前期刚引入市场时，性能有了显著的提高，但是价格逐渐趋于合理的范围，更易于被人们所接受，其自重较轻的特点可以节省原材料的应用数量，同时可以更好的控制裂缝和挠度的变化，更加适用于转换层结构。预应力的施加可以减少转换梁的截面尺寸，避免“强梁弱柱”现象的发生，改善结构的受力环境，更好的控制构件各种性能。

如何改善转换梁的受力性能是一个非常重要的课题，转换梁受剪力比较大，需要更大的截面尺寸来承受剪力。对于转换层不同的承托层数有不同的梁截面尺寸，根据相关的工程经验，大致可以分为三种截面尺寸，当承托层数较小，尺寸较小(0.9 m～1.4 m)，结构跨度大且承托层层数较多时，采用较大的截面尺寸(4.0 m～8.0 m)，其他的采用普通截面尺寸(1.4 m～4 m)。

2 国外研究现状

国外对于带转换层的高层建筑研究比较早，而且已经形成相对成熟的理论。从1929年开始，国外已经开始研究这种结构，首先是设想，当时看起来是那么不切实际，但是并没有阻止Mate[1-4]的研究，他首先使用框架结构将建筑的底部基层变成较大的空间，在建筑的上部隔成较多小房间，每个小房间用传统的剪力墙结构区分开来，这种结构当时被他叫做柔性低层大空间建筑，之后的学者在他的基础上进一步研究和细化，通过简单的转化增加了建筑结构在地震作用下的抵抗性能，对这种结构加以肯定，确定其发展有利于人类的文明。

理论的不断完善和深化，使得各国皆开始研究，前苏联和东欧通过理论建成了许多建筑，都是下部大空间，上部是小空间。同时满足结构的刚度要求，但是历史上的地震超过了7.2级，对于这种结构产生了较大的影响作用，具体是1964年—1988年的前南斯拉夫的可比耶大地震等地震对这种结构没有留情，这种结构在地震来临时，呈现出较低的抗震性能，遭到了重大的地震破坏，特别是下部结构，引发了人们的进一步研究，如何增强建筑结构的抗震性能。

之后学者通过位移变形[5]增强了转换层结构的高层建筑的抗震性能，这是一个里程碑式实验成果，通过控制每层的楼层位移和层间位移角，控制这两种数据值的大小在合理的极限范围内，可以提高其抗震性能。

1972年Green通过对剪力墙的分析和研究，建立了有机玻璃模型，在全世界范围内，提出了传力拱的概念，在有限元分析当中，进行了详细的论证说明。发现模型的应力分布与有限元计算的结果是一致的，因此得出可以通过有限元计算模型对于转换层结构进行深入的研究。

3 国内研究现状

国内的研究比较晚，但是在1981年—1983年之间，高层结构的底部大空间建筑通过不断的试验进行完善[6，7]，终于模拟出了一个类似于转换层的高层结构，该高层结构有12层，底部大开间，采用的是框架结构，上部是小开间，采用的是剪力墙结构。该模拟结构的产生，为该课题的研究开辟了一条新的道路，课题组开始对该模拟进行各种试验研究，将低层大开间的落地剪力墙构件进行加强，降低上部剪力墙的刚度，而且还模拟一次地震，但是这次的结构并没有发生较大的破坏，正是由于这个模拟试验，专家组在大连建设了友好广场。

之后该建筑结构的发展得到了学者的响应，1984年，中国建筑科学研究院也开始试验研究，研究的对象是一座12层的高层建筑，下部为柔性大空间体系，上部是鱼骨式剪力墙。同时开始研究一栋32层的有机玻璃模型[8，9]，通过对该模型的静力试验研究，得出了结论，该建筑可以承受一定的地震作用而不致于发生较大的破坏，同一时间的清华大学的学者也进行了相关的研究，得出了同样的结论。1998年，上海同济大学设计并组织施工，建设兴联大厦，采用的就是这种结构，并且做了相关的试验，满足结构性能要求。目前我国的大部分研究方向还是梁式转换类型，跟国外相比，研究的方向有待于扩展。

从开始研究到现在，时间大约有30年，形成的理论研究方法有3种：1)通过实际工程的实测数据进行分析总结；2)通过优先于软件进行分析；3)建立模型进行地震分析研究。转换层高层建筑结构已经列入了特殊的结构当中，在抗震规范中有一条明确了这种结构的抗震性能要求。

4 结语

带转换层的高层建筑的发展是一个顺应时代的产物，而且将会是以后国家发展的趋势，通过国外先进经验的学习和推广，不断探寻该种建筑结构的发展方向，深化研究内容，将有利于我国高层建筑的发展。

[1] Housner·GW.Behavior of structures during Earthquakes[J].Engineering Structures,1959,85(4):158-169.

[2] D R Green.The interaction of solid walls and their supporting structures[J].Building Science，1972(7)：76-77.

[3] Nutt，Land Haworth，P Grosvenor Place.Sydney Report on Transfer System Partl-Assessment of Transfer Frames.Nov,1984.

[4] Moehle J.P·Displacement based design of RC structural//Erva,ed.l Oth World Conf.on Earthquake Eng.Mexico,1992.

[5] 钱家茹，罗文斌.建筑结构基于位移的抗震设计[J].建筑结构，2001,31(4)：62-63.

[6] 底层大空间剪力墙研究组.底层大空间结构十二层模型试验研究[J].建筑结构学报,1989(2)：69-70.

[7] 徐培福.底层大空间剪力墙结构抗震设计[J].建筑科学,1989(4)：96-97.

[8] 陈超云，傅学怡.转换梁刚度对柱支剪力墙梁式转换结构抗震性能的影响[J].建筑科学,2004，20(1)：80-81.

[9] 季 静，赵书宁，韩小雷,等.复杂高层建筑的模拟地震振动台试验[J].华南理工大学学报(自然科学版)，2007(3)：57-58.

Developmentofhigh-risebuildingswithconversion

FanJia

(ShanxiAcademyofBuildingResearch,Taiyuan030001,China)

In this era of rapid economic development, ordinary high-rise buildings are now everywhere. Now the conversion layer structure has begun to enter the human vision. For human habitation, office and commercial entertainment, another choice has appeared. At the same time the special performance of the conversion layer structure has also brought convenience to mankind. This paper focuses on the history of high-rise buildings with transfer floor, and expounds the development and research direction of this topic at home and abroad.

high-rise building, conversion layer structure, history

2017-10-02

范 佳(1985- )，男，工程师

1009-6825(2017)35-0037-02

TU973

A