芻議高層建筑轉換層結構設計與施工

【摘 要】高層建筑的大行其道是順應現代化發展和文明的必然產物，高層建筑的功能以及用途已經非傳統建筑的設計和布局所能承載，由于高層建筑下部受力較大，上部受力較小等建筑特征，因此，做好高層建筑的轉換層結構設計和施工技術工作顯得尤為重要。

【關鍵詞】高層建筑；轉換層；結構設計

伴隨著現代化的發展，各類高層建筑如雨后春筍般應運而生，經濟和社會發展的需求直接推動了我國高層建筑發展的多元化和多功能化。轉換層的引入解決了傳統高層建筑所有的不足，因此探討轉換層結構具有積極的現實意義。

1 結構轉換層的定義和必要性探析

所為結構轉換層，根據百度百科的解釋，是指建筑物某層的上部與下部因平面使用功能不同，該樓層上部與下部采用不同結構類型，并通過該樓層進行結構轉換，則該樓層稱為結構轉換層。

現代化的高層建筑不斷地向多功能和綜合型方向發展著，很多高層建筑在頂部設置作為住宅和賓館等；在中間部分用作辦公區，而下層一般作為商場和餐館及其他各種休閑娛樂場所，這根據專業術語，可以按照建筑物的使用功能來解釋。通常在建筑的設計當中，一般而言都將大柱網的購物商廈、餐廳和娛樂設施等設置于多功能綜合性的高層建筑的下面部分，而將較小的柱網、較小規格的住宅、公寓、辦公功能的建筑設置于中層和上層部分。

為了實現這種要求的結構布置，因此決定了現代化的多功能高層建筑結構體系的特點。由于不同建筑的使用功能所要求不同的空間劃分布置，與此相對應的，就是要求不同的結構形式，怎么樣來將它們之間通過合理地轉換過渡，沿著豎向組合在一起，這就成為現代化的多功能高層建筑結構體系的關鍵設計和施工技術之所在。這對現代化的高層建筑的結構設計提出了新的挑戰和要求，需要通過設置一種被稱之為“轉換層”的結構形式，來幫助完成不同結構形式之間的轉換，通俗點來說，就是上下兩部分的結構不一樣，按照傳統的建筑設計，沒辦法很好的契合，安全性也受到巨大的挑戰，因此必須在結構上設置一個轉換層來“承上啟下”。

根據專業性的解釋，結構上的轉換層，主要是指在整個建筑結構體系中，合理解決豎向結構的突變性轉化和平面的連續性變化的結構單元體系。它在主要滿足結構安全功能要求的同時，在大多數情況下還能幫助解決一些特殊建筑技術性的功能要求，比如，可以在結構轉換層空間里面布置管道、設備等等，這樣也能很好地將空間充分利用起來。

2 結構轉換層的功能及其結構設計分類

1.結構轉換層的功能

（1）結構轉換層廣泛應用于現代高層建筑之中，適應現代化發展的需要，使建筑在空間的利用率上得到了很大的提升。高層建筑的空間一般而言都是固定的，而面對現代建筑多功能化的要求顯然需要突變求改革，所以，建筑設計者們在有限的空間中引入合適的結構轉換層，這既能增加高層建筑剪力墻的間距，同時也使得高層建筑的框架柱更好地來適應現代化建筑的設計要求。

（2）結構轉換層的存在為多功能的高層建筑提供了更多更開闊的出入口。現代高層建筑功能的擴大化，對建筑的各項要求也隨之提升，出入口就是重要的一個方面。而傳統的高層建筑所設計的出入口并不能很好地滿足社會快速發展的需要，所以，現代化的高層建筑需要增加更加寬廣的出入口來更好地適應發展。二結構轉換層的存在可以改變柱距來形成更寬廣的出入口。

2.結構轉換層的分類

主要介紹以下四種比較普遍的結構轉換層形式，通過這幾種形式來實現高層建筑上、下結構形式與柱網的變化：

（1）力梁式轉換結構：這種結構一般適合于高層建筑的負荷比較大、跨度比較長、層數也比較多的建筑之中。優點是受力明確、設計大方簡單、而且施工相對比較方便，是目前在高層建筑之中應用最為廣泛的轉換層結構之一。

（2）箱形結構轉換層：該結構設計通過一個整層的結構來實現現代化高層建筑中上下不同結構形式的轉換，使得高層建筑的整體結構尺度變大，從而提高了整體對外界的抗承受能力。

（3）斜柱轉換結構：此種結構主要運用于高層建筑底部空間大且柱距比較大的建筑中。現代化的高層建筑的設計者和施工人員利用桁架和斜柱轉換層來進行高層建筑面積的擴大，并且還能更好地設置通道和門窗等，充分利用轉換層的建筑空間。

（4）板式結構轉換層：當不便采用梁式轉換層時，可以選擇采用板式轉換層。這種板的厚度一般比較大，形成厚板式轉換層。

3 轉換層的工程設計

1.對轉換層結構形式的選擇

主要考慮從受力方式、經濟上的考量以及建筑的抗震性等方面進行綜合的考量。

2.對轉換層上、下結構側向剛度比的合理取值

控制剪切剛度比是為了避免高層建筑豎向剛度相差太過于懸殊。保證轉換層下部整體結構有合適的剛度、強度和抗震能力，盡量強化轉換層下部主體結構，弱化上部結構的剛度。

4 轉換層施工存在的問題及解決措施

1.施工中存在的問題

（1）在施工中大量使用支撐材料，大大增加了施工的成本開支。轉換層的空間尺寸大而且結構復雜，在施工中難度大且支撐體系復雜，按照常規的混凝土澆筑，使得支撐材料的使用量過大，增加施工成本。

（2）轉換成層本身的自重對下部結構也產生了不容忽視的影響。轉換層的自重和支撐體系的重量都要由下部的結構來承擔，這對下部結構而言會產生不利的影響。

（3）在施工中混凝土的特性，容易造成裂縫；而且鋼筋安裝的正確性和骨架的穩定性也是格外容易出現問題的方面。

2.解決措施

（1）合理有效地布置支撐體系。在布置轉換層支撐體系的時候，務必要結合高層建筑下部的結構特點，使用懸空的支撐體系，靈活設置，在最大程度上減少直接作用于下部的重量。

（2）采用分層澆筑混凝土的方式。在澆筑混凝土時使用分層的方法，將前期澆筑的部分作為載體來為支撐體系減少荷載。

（3）提高鋼筋和下料等的處理水平，同時提高混凝土澆筑操作的規范性，切實提高澆筑的質量。

5 總結

現代化的高層建筑是必然趨勢，但是高層建筑的轉換層結構施工技術難度比較大，其結構的整體性要求也比較高，施工過程十分復雜，在實際運用中也是困難重重。所以，從轉換層結構的設計和施工中去探討如何保障質量，保障施工效果，對我國現代化的高層建筑的發展有著重要的意義。

參考文獻

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