转换层结构在高层建筑中的结构设计

2019-12-09陈浩

建材发展导向 2019年22期

陈浩

（国策众合（北京）建筑工程设计有限公司，山西太原 030000）

现阶段，城市中建筑项目的高度逐步增大，因而转换层的设计质量对于高层建筑的整体设计效果有着重要的影响。具体设计工作中，要对建筑项目的具体状况进行全面分析，选取合理的转换结构形式，对关键设计环节进行把控，提高转换层的设计质量。

1 我国高层建筑的发展概述

随着城市化建设不断推进，城市的住房压力和交通压力越来越大，而且越来越多的年轻人不断进入城市谋求发展，这进一步导致了城市住房紧张。这就意味着我国家必须在有限的土地上建造出更多的建筑满足更多的人的生活需要。解决这一问题，唯一可行的办法就是增加高层建筑。同时城市土地的短缺也极大地促进了高层建筑的建设。可以说，高层建筑是中国未来发展的必要条件。转变方向是解决人口增长与土地资源有限矛盾的必然选择。高层建筑用地少，人口多，成为未来城市发展的首选。当然，高层建筑的建立也标志着中国经济的发展水平。人们很容易在发达的城市和高层建筑中展现出一定的景观水平。人们可以很容易地将城市与高层建筑的景观联系起来。这也需要巨大的财政支持。同时，高层建筑虽然有很多优势，但仍不能作为城市化普及的标准转型模式。高层建筑应注重实事求是的原则，与当地人口和环境容量相辅相成，辩证地分析当地建筑最适合的建筑模式。在目前的情况下，我国高层建筑在稍大一些的城市并不少见。

2 转换层的基本概念与功能分析

2.1 转换层的基本概念

在开展高层建筑的结构设计工作时，为了能够满足居民对于房屋住所的不同需求，往往需要为建筑项目预留更大的内部空间，同时还要对建筑工程的网柱进行扩大，尽可能降低墙体的数量。但是，对于高层建筑工程而言，其在上层结构中需要开设相对较小的空间。为达到这一目的，就需要设计多层墙体。在进行整个建筑的结构设计工作时，由于建筑内部的竖向杆件不能上下贯通，因而不能满足建筑结构设计的整体效果与功能方面的需求。这一过程中，通过转换层结构的应用能够有效解决上述问题，进而可以满足建筑项目在功能方面的各种需求，通常将这一高层建筑结构称之为转换层结构。

2.2 转换层的功能分析

由于功能方面存在较大的差异，因而设计工作中可以将转换层结构细分为3 种不同的类型：第一，上、下层结构转换。对于这一转换形式而言，往往在剪力墙结构中有着相对广泛的应用，此外在框架-剪力墙结构也有着一定的应用。该类转换层能够为建筑内部提供较大的使用空间与面积；第二，通过对转换层的上、下层的柱网做出优化，同时对结构的轴线做出相应的改变，就能使得建筑的下层结构形成一个大柱网，进而达到结构转换的目的。一般来说，这一类型的转换层主要用在外框筒的下层入口应用较为广泛；第三，通过对结构的轴线以及形式做出转换，进而达到结构转换目的。

3 带结构转换层的高层建筑结构设计要点

在进行转化层的设计过程中不仅要考虑到建筑的安全性原则，同时还要考虑建筑的经济性原则和空间利用率等问题。转换层设计的过程中主要是要处理好剪力墙和转换柱之间的设计问题，要根据不同的项目需求来合理地进行对称性设计。另外一方面对于转化层设计来说，稳定性因素是其中一个很重要的因素，因此在设计时要需要进行认真设计。

3.1 剪力墙与转换柱的对称设计

在进行带结构转换层的设计过程中，必须要在设计初级阶段考虑剪力墙和转换柱之间的设计问题，在设计两者的空间关系是，尽量保障二者分布的对称性，因此对称结构能够满足受力均匀，从而保障建筑物的安全可靠。在实际的设计过程中为了更好地保障就应该保证剪力墙与转换柱两者将的注脚转角能够维持在规定的范围之内，这种情况下就需要梁跨的梁体来代替框架柱。如果在设计的过程中要保障建筑的经济效益，则在设计的过程中，就需要通过一定的计算来保障二者在空间上保持着最优的关系，从而保障建筑施工的经济性。因此只有在设计过程中尽量保证剪力墙和转换柱的之间的对称关系，才能保障建筑的质量安全以及经济效益，同时还能够有效避免框支柱可能出现的截面过大现象，可以最大程度节约建设空间。

3.2 高层转换层的抗震设计

抗震设防目标是高层设计中一个重要的设计指标。因为高层建筑在来考虑建筑的抗震指标时需要考虑到建筑物所处的地质环境。对于不同地质环境下的抗震设计的要求是不同的。同时在进行高层建筑设计时还需要满足设计结构的延展性要求，保障高层建筑的设计的合理性，在实际设计时严格遵守多道设防的设计原则，这种设计原则能够保证高层建筑的稳定性和可靠性，通过多道防线可以使得建筑物在震动中受到的破坏得到最小。因为当第一道防线被破坏之后，第二道防线就开始发挥作用，这样就能够保障建筑物不会发生整体性塌方，从而造成较大的破坏。高层建筑物因为重心高，在受到地震影响时，很容易出现坍塌。在地震容易出现塌方的地方，有很大的原因就是因为自身的重力负荷过大引起的，因此如何合理设计房屋的结构，减少自身负荷就显得格外重要了。