帶轉換層高層建筑結構設計的幾點思考

許久杰 葉德艷

浙江中設工程設計有限公司 310000

摘要：隨著國民經濟水平越來越高，人們生活水平的不斷提高，對建筑質量的要求也越來越高，轉換層結構設計能夠提高建筑物整體質量和性能，是高層建筑設計的重點，因此，在實際建筑設計中應對轉換層結構設計加以重視。本文對高層建筑結構轉換層的分類以及功能、帶轉換層的高層建筑結構設計分析探討。

關鍵詞：結構轉換層；高層建筑；設計；思考

隨著我經濟的快速發(fā)展，城市化進程得到了更深入發(fā)展，城市用地面積急劇減小，城市用地極為緊張，高層建筑的出現(xiàn)很好的緩解了城市用地緊張問題，其地位也越來越重要。近年來，高層建筑不斷涌現(xiàn)，結構裝換層是整個高層建筑結構的核心，起到了重要的連接作用，既是建筑上部結構的基礎又是建筑下部結構的頂板。在實際的建筑設計中，結構裝換層跨度較大且承受巨大的豎向承重載荷，是一種受力復雜、傳力不直接的不規(guī)則結構，易在地震作用下形成結構薄弱層或會軟弱部位，因而設計時需進行全面考慮。因此，需更為深入的研究高層建筑結構轉換層設計的要點，以求能夠更好地實現(xiàn)高層建筑的設計和發(fā)展。

一、高層建筑結構轉換層的分類以及功能

高層建筑中的轉換層具有擴大室內面積，提供較大出入口的功能。傳統(tǒng)的剪力墻結構的間距較小，比較適合對住宅客房以及旅館進行布置，而對于需要較大空間的會議室、購物中心、文化娛樂場所等進行布置時，就需要通過轉換層將部分傳統(tǒng)剪力墻轉換為框支剪力墻，以此來增大空間，滿足大空間建筑的功能需要。一般的，轉換的構件會在建筑的柱列周邊進行布置，轉換形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等。

高層建筑中轉換層主要是為了將上下層結構進行轉換，上下層軸線進行轉換、柱網進行轉換等。在框架剪力墻結構中，通常采用將傳統(tǒng)剪力墻上部轉換為框支剪力墻來增大內部空間面積；而上下層柱網、軸線的轉變并未改變上下層的結構形式，只是通過改變轉換層的柱距來形成較大的柱網，這種轉換類型通常被用在外框簡底部來形成大入口；通過結構轉換層，將上面樓層的剪力墻結構轉變?yōu)榭蚣芙Y構，使上面樓層與柱網軸線錯開，從而形成上層、下層結構的錯位布置，實現(xiàn)轉換層的功能[1]。

二、帶轉換層的高層建筑結構設計分析

（一）過渡和防震設計

結構裝換層在建筑中起到上下連接的作用，通常情況下結構裝換層的受力情況比較復雜，因為它承擔著整座樓房的重量，倘若設計不能達到相關標準，建筑結構轉換層設計不合理，就會埋下抗震能力較弱的安全隱患。由于結構裝換層的跨度較大，截面也較大，怎樣在這種情況下實現(xiàn)裝換層的合理過渡和有效利用就成為轉換層設計的要點和難點。就目前來看，高層建筑結構裝換層的結構形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等，桁架式一般使用在轉換梁構件上部負載較大且跨度較大的體系中，其優(yōu)點是傳力途徑較為清晰明確，具有較強的靈活性；梁式一般使用在較大空間的剪力墻結構中，其優(yōu)點是受力明確，缺點是適用性較差，對地震的反應較大；箱形一般使用在縱橫同時轉換的結構中，其優(yōu)點是上下層樓板與單向或雙向托梁組合，缺點是組合結構較為復雜；板式一般使用在上下柱網軸線嚴重錯開，不能直接用梁承重的結構體系中，其優(yōu)點是能夠靈活布置上下結構柱網，缺點是耗材較多，自重較大。在實際設計過程中，應根據(jù)實際情況進行合理設計和選擇[2]。

（二）模板支撐選擇設計要點

在高層建筑設計時，要根據(jù)建筑結構進行模板支撐的合理選擇。高層建筑的結構轉換層的結構極為復雜，鋼筋分布密集，耗材較大，自重和載荷都較大，因此要想實現(xiàn)結構裝換層的合理設計就必須要根據(jù)建筑實際受力情況確定模板支撐系統(tǒng)，以保障支撐系統(tǒng)的承載能力和自身的穩(wěn)定性能。一般的，經常用到的模板支撐系統(tǒng)有載荷傳遞法支模、一次性支模、疊合澆筑法支模等，當然這幾種模板支撐系統(tǒng)也有各自的優(yōu)缺點，需要在實際的設計當中應根據(jù)相關設計要求合理選擇模板系統(tǒng)，從而從最大程度上發(fā)揮出模板支撐對高層建筑轉換層的作用。

（三）結構轉換層鋼筋設計要點

在進行結構裝換層的鋼筋使用設計時，首先應對鋼筋的排列次序進行合理設計安排。鋼筋在梁柱節(jié)點部位較為密集，含鋼量較高且主筋較長，部分高層建筑結構轉換層設計使用工字鋼或是大直徑鋼筋。在高層建筑裝換層設計時，鋼筋次序的合理安排就顯得尤為重要了。在進行結構轉換層設計時，應對設計的相關要求進行全面的了解，合理確定綁扎的次序、制作尺寸，對鋼筋之間的避讓、穿插關系進行全面考慮。當結構轉換梁高度比較大或是轉換板厚度比較大的時候，應采取相應的設計措施穩(wěn)定鋼筋骨架，以確保結構轉換層設計能夠滿足建筑設計的相關標準。

（四）設計應用實例

1、工程概況

某小區(qū)是一個以住宅為主，并集辦公、酒店、商業(yè)、教育等多種形式為一體的綜合項目。占地面積55124平方米，總建筑面積約為97620平方米，其中地上部分面積為71245平方米，地下部分面積為26375平方米。地下二層停車場，擁有480個機動車位，地上部分設置五個塔樓A1-A5，各個塔樓之間通過防震縫相分離。

2、結構設計

首先是進行結構布置和選型，該工程A4樓地面以上有30層，高為95.5米。塔樓結構框支層層高5.5米，標準層層高2.9 米，該塔樓通過設置防裂縫與其他裙樓相隔，地面以上部分建筑物稱十字形輪廓。塔樓設計使用框支剪力墻結構，根據(jù)建筑使用要的功能要求，將7層頂板進行剪力墻結構裝換。梁板混凝土強度設計為C35、C30，豎向構件混凝土強度設計為C35-C60。剪力墻厚度設置為250-300毫米，框支柱截面設計為1000×1400毫米，主要裝換梁截面設計為800×2000毫米、1200×1800毫米、1400×2000毫米、1500×1600毫米等。

樓蓋使用現(xiàn)澆混凝土梁板結構，設計塔樓核心筒內樓板厚度為150毫米，標準層板厚為100毫米。對建筑應力進行分析，將建筑裝換層以及上下相鄰兩層樓板厚度增至150、180毫米，并根據(jù)實際情況將混凝土強度等級適當提高，提高轉換層的整體穩(wěn)定性。對于凹凸程度較大且十字平面布置的建筑，其扭轉效應會比較明顯，因而在設計時需結合建筑設計要求將L型剪力墻盡量布置在平面外輪廓的轉角處，將外框梁尺寸適當增大，并盡量布置上層剪力墻在框支柱處，使豎向結構能夠直接傳力，減小建筑剛度突變的幅度[3]。該塔樓共有20道需轉換的剪力墻，其中12道直接從柱位轉換，8道通過轉換梁進行了轉換。

結語：

所有的現(xiàn)代化進程，都將推動高層建筑向更高、更為復雜、功能更為多樣化的結構發(fā)展，以更好地適應現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢，就必須要加強高層建筑結構轉換層的設計研究工作。轉換層的轉換形式復雜，而轉換層設計又是高層建筑設計的難點和重點，為保證高層建筑的建造質量，就必須要深入研究和掌握轉換層結構的設計要點，并在實際的設計當中中，合理設計布置裝換層，分析整體結構和建筑結構受力特點，做好高層建筑裝換層結構設計工作，實現(xiàn)高層建筑設計的又好又快發(fā)展。

參考文獻：

[1]牛喜山.帶轉換層的高層建筑結構設計探討[J].中華民居，2012，01：9+8.

[2]呂鵬，徐剛，劉洪亮.某帶轉換層的高層建筑結構設計[J].建筑結構，2013，S1：1284-1289.