建筑結構設計中的轉換層設計分析

吳慶鑫

摘 要：現階段，我國的建筑產業正處于上升階段。有不少建筑物中都需要設計轉換層。由于使用功能的差異性，在設計轉換層的過程中也需要考慮到不同的因素，運用不同的結構方法。本文簡單分析了建筑工程中轉換層的作用與種類，并且深入探討了轉換層的設計規則，以及設計方法，僅供參考。

關鍵詞：建筑；轉換層；設計

在現代建筑的建設過程中，人們的希望獲取的使用功能存在差異性。因此，在開展建筑工程中，經常需要利用轉換層來適用不同功能的需要。這種做法也是高層建筑未來發展的重要方向。本文主要分析了建筑結構設計中的轉換層設計，具體內容如下。

1 建筑工程中轉換層的作用與種類

1.1 轉換層發揮的作用

現階段，我國的經濟正在逐漸發展，人們對建筑物又提出了新的要求。總體的特點是多樣化、綜合性。在實際生活中，也有很多下層是商場，上層是住宅的建筑物。從轉換層的作用方面來說，它的上層是利用一些墻體來隔離空間，這樣可以適應不同人群對建筑物的需求。下層的建造目的在于提供更大的使用空間。在設計轉換層的過程中，需要充分考慮到建筑的作用與使用功能。在設計較高的樓層時，需要確保它也可以被當做正常的樓層。如果層高被限制，或者需要應用到相關設備，需要確保它可以被當做設備層。

1.2 轉換層的種類

1.2.1 箱式轉換層

按照轉換梁截面偏大，同時一層樓板沒有符合平面內部樓板剛度需要達到的指數，相關人員提出了關于箱式轉換層的設計。他們會選擇在轉換梁與梁頂之間布置一層樓板，組成箱形梁，這樣有利于保證實際指數與要求指數更貼近。這種轉換結構適用于整個層面，而且在建筑物附近環繞，可以組成一個完整的箱式轉換層。箱式轉換層具備的優勢包括：約束功能強、剛度高、上下層傳力具備均衡性。而且又能夠被當做設備層來使用。然而，在設計時會導致設備洞的增加，運用的技術也非常復雜，花費的工程成本偏高。

1.2.2 梁式轉換層

通常情況下，相關人員會利用底部大空間的框支剪力墻結構系統。具體的方法是，在框支梁的位置上穩定上層的剪力墻，利用框支柱的支撐力，來組成的一種結構。在轉變縱橫向的過程中，還需要利用雙向梁的方法。梁式轉換層的特征包括，施工技術不復雜，傳力環節具有準確性。現階段，在建筑結構規劃中經常會運用到這種轉換的方法。但是它也存在不足之處。例如，在安排上下軸線錯位的過程中國，應該盡可能布置更多的轉換梁，這會導致受力情況更加復雜。

1.2.3 桁架式轉換層

桁架式轉換層主要是在高層建筑結構下部為大型商場、上部為中小型寫字樓或者是住宅用房，并且需要設置相應的設備層時所常用的一種結構形式。其上部柱墻可以通過桁架傳至下部柱墻，并且在桁架間的空間可以分設所需的管道。在進行桁架式轉換結構設計時，一般情況下適合采用整層布置，并且各節點之間應與墻肢形心對中。該結構類型在施工中具有較高的復雜程度，同時其在進行軸線錯位布置時的難度也相對較大。

1.2.4 厚板式轉換層

在上下柱網錯位較多并且不能用梁進行承托時，就需要采用板式轉換層。其中厚板的規格以及厚度是由柱網尺寸以及上部結構載荷而決定的。該結構類型具有靈活性大、受結構布局影響較小的優點，且由于其厚板具有較大的剛度，能夠形成一個整體性較強的承臺，便于施工。

2 轉換層的設計規則

在建筑結構中布置轉換層的目的在于發揮承上啟下的功能。轉換層會在很大程度上影響到建筑工程。因此，規范的設計轉換層不僅有利于防止對資源的浪費，還有利于消除工程中存在的不安全因素。在設計使應該按照以下幾個規則進行。

2.1 在布置轉換層時，應該盡可能降低結構轉換需要的豎向構件數量，同時增加直接接地的構件。這樣不僅可以削弱建筑物的剛度，還可以增強建筑物的抗震功能。

2.2 在布置轉換層時，應該注意所在位置不宜過高，與底層部位的距離應該縮短。建筑框支剪力墻結構的傳力方式，或者剛度出現改變的情況下，都會導致轉換層變成薄弱層。這會在一定程度上削弱建筑的抗震功能。

2.3 在布置轉換層時，應該保證傳力途徑的清晰，還應該保證轉換層的剛度。在轉換層結構中，它發揮的功能的變換結構。因此，在設計的過程中，應該努力維持受力的均衡。

2.4 要對剪力墻以及框支剪力墻的比例進行綜合考慮，保證其橫向落地剪力墻的數目超過橫向墻的50%。

2.5 為了避免立柱柱角發生變形，在進行轉換層設計時應保持其上部柱子和剪力墻的對稱分布，將梁上立柱設置在轉換梁垮中，從而避免轉換梁變形作用下產生的支柱柱角變形加大。

3 建筑結構設計中轉換層設計的建議

3.1 梁式轉換層設計

作為在建筑設計中的轉換層結構設計中最為常用的一種結構設計模式，其在高層建筑轉換結構中占到了80%以上的比例，并且具有受力清晰、構建簡單、方便施工的優點。但是在該類型的轉換層設計時，應注意上下結構布置的優化協調，從而確保整個建筑結構的穩定性。比如在進行相對高度較高的結構設計時，剪力墻的內力和剛度以及傳力途徑會發生一定程度的改變，會使之成為較為薄弱的部分層，一定程度上對建筑結構的抗震性能產生了影響。

在施工設計過程中應盡量減少轉換的構件，多采用非轉換的鋼筋混凝土形式，避免轉換構件的過度集中的情況出現，從而做到豎向剛度的均勻合理，以保證轉換層施工和整體建筑的施工質量。

3.2 桁架式轉換層設計

桁架式轉換層主要用于建筑不同功能區域上下部的連接，是由多榀鋼筋混凝土桁架組合而成的一種承重結構。一般情況下桁架的下桿的截面面積較小并且高度較高，所以這一結構形式的施工難度較大且工序較為復雜。在具體施工設計過程中，應對轉換層的內部結構進行綜合分析，并對其受力情況進行分析計算，從而保證設計符合建筑質量要求。

3.3 厚板式轉換層設計

厚板式轉換結構雖然具有布置靈活、不需要正對下層結構的優點，但是其在施工設計過程中多需要的材料耗費較大，所以如果在采用厚板式轉換層結構時，應注意對其受力角度的分析，適當的加強其配筋量，同時也可以從抗剪力和抗沖切力的角度出發，減輕其受力程度，對其內力以及配筋量進行合理準確的計算，并從其經濟效益出發對其進行綜合考慮。

結束語

綜上所述，建筑領域中人們始終在關注建筑結構轉換層的設計問題。在建筑結構設計的過程中，相關人員應該全面考慮到建筑結構的具體需要，采用最恰當的結構形式，在符合安全標準、經濟原則的前提下，增強轉換層的抗震功能、剛度等。這樣可以實現對轉換層結構的合理規劃，保證轉換層與建筑物的完美結合，從而發揮出最大的價值。

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