带结构转换层的高层建筑结构设计探究

【摘要】为了满足当前人们对建筑物功能性的需求，建筑设计单位都在积极研究高层建筑的多功能发展工作，而这种多功能的高层建筑在设计工作中要想保证整体建筑的安全和稳定，就必须要设计成带转换层的结构。因此，本文就对带结构转换层的高层建筑结构设计的具体内容进行简要的分析。

【关键词】结构转换层；高层建筑；建筑结构设计

1、高层建筑结构设置结构转换层的原则

1.1结构转换层

结构转换层是目前城市建筑的建设工作中最为常见的一种设计方式，其设计的主要目的是为了将使用功能不同的上下层建筑空间分隔开来，保证各层之间建筑布局设计独立性的同时，能够为整体建筑的稳定性和安全性提供保障。为了能够合理安排建筑物的布局，节省城市空间，在建筑结构设计中研究设计结构转换层是一项十分必要的工作。

1.2需遵循的基本原则

结构转换层的设计工作虽然能够使建筑物同时具备不同的功能性，但是在实际的设计工作过程中，为了保证建筑的质量和安全，还需要遵循一定的设计规范和原则。而最基本的设计规则就是需要结合实际的项目情况，选定结构转换层的种类，同时，对混凝土结构的计算需要严格按照计算公式来进行。在转换层结构中会涉及到配筋问题，而一般情况下，设计规范中明确规定，结构转换层的配筋率不能低于0.25%，而楼板的厚度也不能小于180mm。同时，转换层的结构设计需要遵循合理性和科学性的原则，在选定结构转换层的设计方案时，需要通过信息技术来建立模型，并对其所具备的功能进行测试。比如，结构的竖向刚度、变形协调能力、抗震性能等等。同时还需要收集和整理数据，以此来保证测试结果的准确性。

2、带结构转换层的高层建筑结构设计的具体内容

2.1设计施工方案

首先，在进行高层建筑结构设计的工作中，设计人员需要对施工场地进行实地考察。考察的内容主要包括地质环境以及地理位置等等，同时，还需要结合当地常见的自然灾害，比如狂风、暴雨或地震问题等，从中综合研究出建筑结构设计的重点方向。例如，依据实地考察资料以及建设单位提供的勘察报告及当地政策性文件，根据规范对不同地区的高层建筑结构转换层按不同要求进行结构承载力设计，抗震设计，抗风力设计，以保证不同场地情况下整体建筑的安全及经济性。同时，要结合高层建筑具体各个楼层需要进行的功能设置来分析研究结构转换层的种类。通常在底层建筑内部空间设计的比较大的情况下，施工人员一般会使用梁式转换层结构进行施工。但是当上下楼层使用功能及内部空间的格局分布情况差异较大时，会导致柱网分布不规律，难以采用梁式转换层来连接上下层柱网，在这种情况下则需要选用板式转换层进行设计。因此，在设计施工方案时，需要结合具体情况因地制宜的选择合理的施工方案。

2.2剪力墙结构

结构转换层通常会设计相应的剪力墙，剪力墙对建筑物的水平承载力以及垂直方向的承重能力都对稳定建筑物起着极大的帮助作用。在进行设计时，需要结合建筑物对墙面洞口数量以及形状的具体要求进行设计。同时，需要全面分析剪力墙数量以及平面位置的布置。而在设计剪力墙结构的过程中，需要对配筋率进行合理的计算，并对施工过程进行有效的监督管理，保证剪力墙的质量。从而为实现高层建筑的结构转换奠定基础，此外，在实际的建筑结构设计中，还需要对结构转换层的厚薄度以及高度等基本参数问题进行测算。以板式结构转换层为例，通常情况下，这种转换层结构在设计过程中，为了保证整体建筑结构的稳定性，施工人员会设计一些柱网结构来分担垂直方向剪力墙的受力情况。而在施工时，高层建筑板式结构转换层的厚度通常在2.8m以下，为保证结构转换层的施工质量，还需要合理对施工材料的质量做出选择。

2.3结构转换层的刚度设计

在设计高层建筑的结构转换层时，会由于上下两层不同使用功能的楼层对建筑整体结构的要求不同，而导致相邻两层之间的结构转换楼板的刚度存在差异性问题。同时，这种刚度差异也会影响到垂直方向承重墙的受力不均匀问题，从而导致高层建筑结构存在一定的安全风险。针对这一现象，设计人员必须要对转换层的刚度设计进行研究。这就对设计人员的专业设计能力有了一定的要求，而一般情况下，在刚度设计工作上，通常会选择适当增加落地墙数量的方式，或者是在楼板材料的选择上，选择一些刚度较大的材料进行施工，这样不仅能够使落地构件达到抗弯设计要求，同时也能增加落地构件的抗侧力性能。

2.4结构转换层设计注意事项

高层建筑在上下两层楼层空间使用功能不同的情况下，通常会对建筑内部的空间面积有一定的要求。比如健身房、电影院等，而对高层建筑进行结构转换层的设計时，需要区分商业用房和居住用房在建筑内部高度上的区别。通常情况下商用建筑的高度都在三米以上，这就对垂直方向用于支撑的剪力墙设计有了一定的要求。同时，作为各个楼层之间转换层的平面楼板的设计工作也需要在刚度方面进行研究。并且，在对高层建筑进行结构转换层的设计时，还要能够合理减轻转换层楼板的自身重量，从而降低建筑自身承重方面的压力。设计人员需要控制好结构转换层的厚度，这还可以有效降低工程的经济成本。此外，结构转换层一般都是由混凝土材料制作而成的，因此在制作工艺上必须要进行监督和管理工作，以保证混凝土的质量，防止结构构件开裂导致建筑结构存在安全风险的问题。

结论：

建筑设计和施工单位在对带结构转换层的高层建筑结构进行设计以及施工的工作中，必须要明确转换层的作用、具体种类以及使用过程中应当遵循的原则。在实际的设计与施工环节，首先要设计好科学合理的施工方案，然后结合建筑物对刚度、抗震能力等方面的具体要求来设置剪力墙结构。要对剪力墙的数量、长短、厚薄等问题都进行细致的分析。并尽量缩小建筑结构之间的刚度差异，不断优化转化层的设计及施工技术，促进建筑行业的可持续健康发展。

参考文献：

[1]谢兴华.有梁式转换层的高层建筑结构设计研究[J].建材与装饰，2018，No.537（28）：80-81；

[2]宋继广.高层建筑转换层结构设计及施工技术探究[J].居业，2018，No.123（04）：47+49.

作者简介：

倪荣荣，1984.10- ，女，汉族，广西全州县人，本科学历，工程师，研究方向结构设计。