對高層建筑結構轉換層結構設計要點問題的再探討

王軍星　李紅瑞

摘 要：隨著現代社會經濟的高速發展，人民的收入和生活水平得到很大的提升，并且人們對各種服務和環境有了更高的要求，尤其是在高層建筑上，隨著發展人們提出了更高的要求。針對這些更高度的要求，高層建筑也逐漸的向樣式多樣化、結構美觀化、建筑功能強化發展。然而，建設同時面臨各種難題，因此文章將對高層建筑轉換層進行相關問題詳細分析，在深入研討后，針對部分問題提出辦法，以求能推動其發展。

關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構設計；類型

中圖分類號：TU355 文獻標識碼：A

1 前言

作為一項施工難度較高的建筑項目，高層建筑本身就是復雜而細致的代表，而結構轉換層的設計工作更是整個工程中復雜性較高的環節之一。因此，在執行設計方案之前，必須經過嚴格的審查。結構轉換層設計之所以難度較大，是由于受力影響增加了設計難度。正是由于難度上的問題，使其成為備受重視的一個環節，而且轉換層的設計能夠直接影響到整個建筑的舒適度、受力和美感。

2 轉換層的定義和功能

高層建筑轉換層可以分為兩類，一類是結構轉換層，另一類是功能轉換層。

結構轉換層的定義：在許多高層建筑的建設施工中，對結構轉換層進行設計往往是難點。在高層建筑的空間分配上，通常高層被用來辦公、居住，因此需隔出單個空間，加墻少柱；但是底層往往被用作大型商業活動處所，所需空間大，因此減墻加柱。針對這種情況，就需要將高層墻體所受壓力轉至低層的支柱上，這而起到這一轉換作用的樓層就是結構轉換層。

功能：在其諸多功能中最為重要的是將高承載的壓力轉移到低層，變化高低層的支柱和墻體布局及其結構變化類型，并且將不合理之處一起進行改良和轉換。

3 結構轉換層的類型及設計方法論述

高層建筑結構轉換層可以分為四種類型：梁式轉換層、厚板式轉換層、箱式轉換層和桁架式轉換層。

3.1 梁式轉換層。特點：梁式轉換層分為托柱形式轉換梁截面設計和托墻形式轉換梁截面設計，這兩者是按功能不同來進行劃分的。（1）托柱形式轉換梁截面設計。普通式截面配筋計算具有廣泛的適用性，尤其是當普通框架作為轉化梁的施重者時，這種計算方式能夠精準的將轉換梁的承載力計算出來。而且，上述的情況中轉換梁承載普通框架所受的力等同于普通梁此時的受力狀況，但是，當轉換梁承受的是上部斜桿框架時，就應該按偏心受拉構件進行截面尺寸設計，因為，此時的轉換面承受的是軸向拉力。（2）托墻形式轉換梁截面設計。由于本身是技術施工要求較高的工作，所以必須重視力學上的問題。當上層的墻體作為轉換梁的施重者且滿跨不開洞時，轉換梁應采取的截面設計方法是深梁截面設計方法，它的受力特點和破壞形態表現為深梁，不過此時的轉換梁跨中較大范圍的內力較大，所以其縱向的鋼筋就不應該彎曲或者截斷了。

3.2 箱型轉換結構。在高層建筑的設計技術使用中，箱型轉換結構技術被廣泛采用，此技術在結構設計中比較重視支撐體系的設置的合理和科學性，這是此技術的技術優勢所在，也是保證高層施工質量和效率的關鍵所在，主要優點是轉換層本身的整體性非常好，然而，此法仍有其缺陷，由于其轉換層體積較大，那個樓層剩余面積較小，無法用作其他商業活動，只能成為單純的轉換層，另外就是由于它的體積和重量過大，使得它的制作用料過多，成本較高，這也是此法無法普及的原因。

3.3 厚板式轉換層。此種轉換方式具有許多獨有的優勢，例如便于安裝和布置，能夠整體挪動。然而，此種轉換層自身重量和體積過大，產生較大的地震影響，同時制作上耗材耗資金并且多發生震害，因此此法一般不會在設計中被采用。在對厚板式轉換層進行整體結構內部受力分析時，可以使用TBSA等的三維空間方式，主要是轉換板的不規則邊界，這樣的一般會采用有效單元法進行內力分析，還可以采用復雜樓板有限元分析軟件進行進一步計算，還可以對板在收到豎向壓力荷載的受彎和局部壓力等的進行計算。

3.4 桁架式轉換層。在桁架的分類中，主要有空腹法和實腹法這兩種桁架轉換方式，桁架式轉換層的技術應用原理主要是是借鑒于梁式轉換層結構轉換原理，并加以改進，使其在受力上更為精準、整體性更強、抗震性更高、框架支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點的優勢，然而同時它也有許多明顯的不足，例如技術施工較為困難、轉換層制作工序繁雜、節點設置較難等等。對其結構進行整體性的內部受力分析，在高層建筑低層是大型商業場所時，所需空間大，相反高層則需要單個的小型空間，這時就應該能夠采用桁架式轉換層技術，其中尤其是在進行管道設置施工環節時，更需要使用這種方式，因為這種桁架式轉換層施工技術能夠更精準的進行管道設置。另外，此種轉換層技術布置施工時要跨滿層進行，還要將上弦節點和上部密柱中心的位置處于同一水平線，這樣能夠降低下層框架對整個轉換層重量的承載比例，從而保護下層框架。

4 轉換層施工遇到的問題及對策

4.1 技術施工難點。（1）結構轉換層自身重量和體積過大，不利于位置安放；由于制作復雜，同時施工標準和技術要求較高，而且制作的原材料使用量較大，這些都提高了成本。（2）混凝土攪拌制作不均，大體積混凝土塊存于轉換層中，易在溫度影響下出現崩裂問題。（3）轉換層在施工時對其下層影響較大。

4.2 解決措施。（1）要根據低層結構對支撐體系進行合理安排，不能過分拘泥技術要求，更要結合實際經驗，可以利用懸空支撐體系，以降低直接作用在樓板上的力。（2）實施相關措施處理轉換層中大體積的混凝土，如：嚴格控制養護工作中的溫度、以小體積礦渣為原料，轉換層的支撐工作完成時，要檢查混凝土的干濕度。（3）利用分層澆灌混凝土的措施來減少轉換層對低層的壓力和影響，利用先澆灌部分來分擔壓力，以減少整個支撐體的承載力。（4）相關的工作人員要詳細的了解和掌握設計圖紙及相關技術要領，并且要按照相關法規來操作。在轉換梁進行到一定高度時，要嚴格控制整個鋼筋骨架的穩定性，以保證安全施工。

結語

對結構轉換進行設計工作，是整個高層建筑工作中最為重要的部分，也是備受重視的環節。但是，因為高層建筑結構非常復雜而且建筑量很大，所以對相關員工的要求極為嚴格，需要他們具有個高度的專業知識和強烈責任意識。對于其設計工作必須要根據實際來選擇，爭取做到科學性、合理性、可行性并存。從整個結構的整體出發，注重其各環節的協調性、穩定性、安全性。當前，我國在這方面的設計技術仍需不斷改良、完善與創新。

參考文獻

[1]李多龍.高層建筑結構設計的基本流程分析[J].江西建材，2013（06）：32-33.