对高层建筑中的转换层结构设计要点分析

2020-11-25耿小龙

建材发展导向 2020年19期

耿小龙

（山西省第二建筑设计院，山西长治 046000）

1 转换层结构形式及受力分析

常见的转换层结构形式主要有梁式转换、板式转换、箱式转换等，而梁式转换是当前高层建筑中应用最为普遍的一种转换层结构形式。建筑中转换层部分所承受纵向荷载较大，因此，纵向荷载的分配设计是建筑结构设计中重要的环节。同时，由于转换层结构的构件之间相隔距离较远，设计人员也要重视结构的挠度问题，只有确保转换层结构截面具有足够的高度和面积，才能使转换层的刚度与强度符合建筑结构的基本要求，使结构设计更加合理，保证建筑的整体质量。高层建筑中的转换层结构与一般结构具有较大的差异，转换层结构可以改变建筑纵向的刚度，转变了力的传输方式，将结构转化成纵向的不规则结构。

2 高层建筑转换层结构设计要点

2.1 抗震设计

设计人员在对高层建筑中的转换层结构进行设计时，要重视建筑整体各个结构的连接情况。对于高层建筑中有转换层的，要严格把控好抗震结构的高度，并且尽可能采取相应的安全防护设施。除此之外，在进行高层建筑转换层结构设计时，最好采用上下对接的结构，这种结构能够在建筑中构建一个阶级式的连接体，可以将建筑整体与各层结构进行有效融合，实现交互式的建筑结构，提高各栋楼之间的连接性，以此强化结构的抗震性能。

2.2 转换层总体结构设计

1）刚度配置。高层建筑的纵向刚度突变较为复杂，因此，设计人员在选择建筑的相关抗震设施时，可以通过增加剪力墙、加大纵向构件尺寸、提高混凝土强度等级等方式，保证上下结构能够符合总剪切度的标准［1］。

2）剪力墙布局。建筑结构的一致受力是进行剪力墙设计的前提，更是必须严格执行的标准。若建筑的底部承受了过多的荷载，就会大大增加结构所接受到的压力，甚至会使建筑由于承受荷载过重出现坍塌的情况。因此，设计人员在进行转换层结构设计的过程中，要切断剪力墙与剪力墙之间的承载力，拓展其分压方式，使各个结构承受的压力都较为均衡。除此之外，建筑的主墙与转换层结构之间的承重比例在建筑整体的受力支撑中也起到了重要的作用。设计人员若通过混凝土来支撑转换层结构，能够对建筑承载结构起到改进、完善的作用，并且在建筑项目施工完成后，也有利于建筑人员及时清理不必要的转换层结构。通过这种方式，建设施工人员能够在开展施工工作时，使转换层结构发挥其自身最大价值，提高建筑整体的质量。

3）刚度选择。设计人员在进行转换层结构设计时，要合理选择结构刚度。如果选择的刚度过大，就会扩大纵向结构，甚至会出现地震反应，导致建筑受力不合理、材料、成本投入增加等情况。但如果选择的刚度过小，就容易增大转换层上部的纵向构件的沉降差。因此，设计人员在刚度选择上，要结合建筑自身情况，综合考量，选择最适宜的刚度，提高建筑整体质量。

2.3 构件设计

1）框支柱设计

框支柱在转换层结构中发挥着重要的作用，将其合理布置在建筑中，可以有效提高建筑整体的安全性能。在进行结构设计时，建筑结构会受到模板变形、剪力墙出现裂缝等诸多因素的影响，从而大大降低了刚度。因此，在这种情况下，在进行框支柱设计时，设计人员要严格依照相关的设计标准，提高框支柱的抗剪性能，将其上方的墙体纵筋朝着墙体内层的方向延伸，以提高转换层的连接性。

2）框支梁设计

框支梁是建筑结构中传递荷载的重要部分，并且可以大大提升剪力墙的抗震能力。由于框支梁的截面大小与剪压比有关。因此，设计人员在结构设计的过程中，需要计算出框支梁的截面高度。除此之外，框支梁的截面承重情况较为繁琐，在建筑中承担的压力也不小，这就要求设计人员在进行结构设计时，要综合考虑建筑的整体受力情况，做出科学合理的规划方案。同时，框支梁在建筑的减震、抗震上发挥着重要的作用，将其在建筑中合理设置，可以有效提升建筑的抗震能力，提高建筑整体的综合性能。建筑人员在施工过程中，应遵循 “强剪弱弯”的原则，适当增加箍筋的数量，使箍筋与纵筋的数量均衡，提高建筑的质量。

3）转换层楼板设计

根据建筑中的转换层结构，可以将剪力墙划分成上下两个部分，二者在承受荷载上具有一定的差异性。在剪力墙的上部，建筑中各个结构承受外界荷载所产生的横向压力情况由剪力墙的刚度决定的。而在剪力墙下部，不同落地剪力墙具有不同的刚度，横向剪力通常也都是由剪力墙的下部来承担，使得转换层附近的结构承受的压力具有较大的差异性。由此可以看出，转换层楼板是重要的传力构件，其主要功能是传递不落地剪力墙的剪力，但因受到的荷载较大，容易出现弯曲、变形等情况。

3 抗震等级要求

在设计带转换层的高层建筑结构时，设计人员应对剪力墙的框支框架进行全面分析，把握好转换柱、转换梁以及剪力墙的抗震等级，确保建筑具有较强的抗震能力。对部分框支剪力墙结构，当转换层位置设置在3层及以上时，设计人员要将框支柱及剪力墙的底部加强部位的抗震等级提高一级，特一级时可不再提高，使其能够满足建筑抗震需求［2］。