高层建筑结构设计中转换层结构设计的要点分析

孙夏兰 同圆设计集团有限公司安徽分公司

随着我国城市内部建筑群的不断发展和扩大，就我国城市一般建筑来说，上层面积一般用作住宅和公寓，而下层较大的空间，常常用作商铺进行对外出售。如果从使用功能的角度上进行分析，上层建筑由于主要用于住宿，因此，分隔墙体较多，荷载较密集，比下层建筑功能要求多，而下层更倾向于商业等对外建筑，需要更大的空间和少量的墙体。如果按照这种类型对建筑物进行划分，常常会把上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）设置的密集，下部楼层竖向构件稀疏的结构。这样的建筑往往导致上下部之间的强度差异过大，因此，在设计和结构布局时，一定要科学规范，在保证建筑物整体结构强度不变的情况下，适应建筑功能需求的前提下，可以设置结构转换层，形成带转换层的建筑结构。从以上信息，我们可得知在高层建筑转换层之间进行设计施工时，一定要谨慎，严格按照实际规划要求进行设计。

一、高层建筑转换层的主要结构形式分类

（一）梁式转换层

在我国高层建筑结构的设计过程当中，最常用的结构形式就是梁式转换层。在高层建筑当中，如果转换层中的梁能够保证较高的高度，那么就可以将本层设置为转换层，使其上部结构当作正常楼层进行使用；如果由于设备条件的限制，高度不能够进行增加，则可以将其用作设备层。梁式转换层的基本意义是，在楼层与楼层之间，进行相应的倾斜和托柱设置，从而对该阶段的楼层进行相应的落空，使其能够分散承重墙的重力。托柱转换梁在转换层的托柱位置需要设置正交方向的框架梁或者楼面梁。对于框架-核心筒或者筒中筒结构中，应结合该建筑物的使用功能需求，合理设计加强层的数量，在加强层周边设置一圈转换梁。这样就可以有效地，将建筑物上方的载荷，尽可能到传递到下方，保证建筑物整体的稳定性和侧向刚度。由于梁式转换层的传力途径明确，十分简单，因此，该工程在项目上的应用也十分广泛。

（二）厚板式转换层

在许多高层建筑当中，由于建筑结构自身的需求，会出现很多错位的柱网出现。那么在这种情况条件下建筑物就很难使用梁式转换层。因此遇到这种情况，大多数厂商采用板式转换层，其厚度，主要根据建筑物当时的实际情况进行确定，局部地区可采用薄板进行，也可以采用空心板进行。我们在进行转换层参数参考时可以根据弯曲设计值的设计截面进行。建筑物下方的整体结构不会受到较多的影响，并且挡板的厚度较高时，那么就具有较高的结构强度，可以更好地保证建筑物整体的稳定性。但该方法也有其缺点，就是消耗的材料过多，对于建筑物的整体经济效益较差，在实际建设过程当中所使用的频率并不多。

（三）桁架式转换层

桁架式转换层主要是从梁式转换层演变而来的。该方法所采用的承重结构，主要是由钢筋混凝土构建而成，并且在转换层的上层和下层之间，设置了腹杆。桁架式转换层整体高度较高因此弦杆的尺寸一般不是很大。桁架式转换层总的来说，包括腹桁架和空腹桁架两大类。在进行设计施工过程当中，常常会在特定的地方采用强节点。因此，该地段有十分复杂的受力情况，需要在实际施工过程当中多配合一点钢筋进行加固处理。该种结构形式的厚度应大于或等于三米以上，如果厚度不符合规定的要求，那么当遇到突发情况或者地震来临的时候，极有可能对建筑物整体造成巨大的破坏。桁架转换层相较于厚板转换层来说，有着更加科学合理的设计，因此，整体结构强度要比后者更高。整体结构也更加容易控制，当遇到突发情况的时候，也不会出现较大的刚度集中。

二、高层建筑转换层设计施工要点分析

（一）抗震设计

由于高层建筑自身的设计施工特点，导致竖向刚度会产生很大的变化，当受到自然灾害的破坏时极易造成严重的损害，影响整体建筑的抗震性能。因此，在设计施工过程当中，要注意以下几个方面①尽量减少竖向构件的转化数量，要尽可能地多增加，能够直接落地的，竖向构件的整体数量，只有这样才可以更好地保证建筑的上部结构和下部结构的侧向刚度变化符合规范要求，从而增强建筑物的抗震性能。②为了能够更好的满足建筑使用功能并保证整体结构设计得更加合理，在对转换层进行设计施工时，要根据当时的实际情况及时地进行优化，使他的传力途径更加清晰明了。同时在降低转换层结构加强层强度的前提是要满足建筑物的安全性和经济性。

（二）转换层总体结构设计要点

下部主体强度配置，由于建筑物自身的竖向刚度变化十分复杂。因此，在实际设计过程当中，为了保证整体建筑物的抗震强度，要尽可能地增加竖向的结构截面尺寸，降低轴压比，从而提升钢筋混凝土整体的结构强度等级。合理配置剪力墙，设计人员在进行剪力墙的设计时，一定要注意上下传递刚度时所造成的影响。可以通过降低上部刚度多少有效地避免剪力墙的设置，同时增加底部的刚度变化，如果条件合理的话，还可以进行落地剪力墙的设计，在进行设计时，我们要保证均匀对称，严禁避免太过集中。转换层在设计时，加强层的强度一定要科学合理，如果加强层强度设置过大，那么就会导致竖向构件的增多，引起应力集中，同时还会引起严重的不良反应。同时布置多个加强层的时候，要沿着竖向从上到下均匀布置。在施工中还应注意采取减小结构竖向温度变形的措施，结构分析模型时应能反映施工措施的影响。

（三）构件设计

框支柱设计：框支柱在转换层结构设计中是非常常见的，对建筑物的整体结构强度有着举足轻重的影响。在设计时转换柱的截面、配筋要严格按照规范要求，并宜直接落在转换层的主要转换构件上。实际施工过程当中，由于受到多方面的综合因素影响，整体的结构强度会出现变形，有些墙体会出现严重的裂缝，导致整体的结构功能下降。所以在实际施工过程当中，我们要及时地参考各类文献和施工标准，确保整体的结构强度都处在一个合理的范围内。同时我们还可以将框支柱上方的钢筋向墙体内部纵向延伸，可以有效地增强转化成时间的连接关系，强化整体建筑物的结构强度。

三、结语

在我国高层建筑不断发展的今天，转换层的设计是常见的结构内容之一，也受到越来越多建筑师们的喜爱。转换层有许多类型，应结合建筑物自身的结构特点来进行科学的选择，这样才可以尽可能地改善建筑物的自身结构特点和使用功能。在对建筑物自身受力方面，应充分考虑建筑物自身的实际情况，进行科学计算，对于设计方案可以适当地进行微调，尽可能地提升建筑整体的安全结构强度，从而满足人们的正常生活需求。