高層建筑轉換層結構設計的探討

(中煤科工集團重慶設計研究院有限公司， 重慶 402260)

高層建筑轉換層結構設計的探討

檀小龍

(中煤科工集團重慶設計研究院有限公司， 重慶 402260)

目前建筑設計中帶結構轉換層的高層建筑項目越來越多，而整個建筑結構設計當中的重點內容是建筑轉換層結構的設計，因此，我們要加強建筑轉換層結構設計的基礎設計，充分保障結構設計的質量，使得高層建筑的穩定性獲得明顯的提高。

高層；建筑；轉換層；結構；設計；

引言：在設計帶結構轉換層的高層建筑結構的過程中，我們對帶結構轉換層的相關設計原則和知識要進行充分的了解，使得高層建筑結構設計的科學性得到確保，從而使得帶結構轉換層的施工難度有效的降低，使得高層建筑結構設計的質量更加的有保障。

一、高層建筑轉換層結構簡述

1.高層建筑轉換層結構的重要意義

高層建筑的為適應現代發展的需要，趨向于多功能和多種用途發展。例如，頂部的樓層適合布置住宅和旅館，而中部的樓層適合作為辦公用房，在下部的樓層設置商業餐飲及文化娛樂等。根據樓層的不同用途，開間大小設置也不同。上部住宅及旅館要設置較小的開間，增加墻體，在中部樓層的辦公用房要分成中等大小和小的空間，下部樓層作為商業餐飲及文化娛樂的要采用較大的靈活空間，因此因在設計時采用大柱網，減少墻體。根據不同樓層區域，要求不同，這種要求顯然是有悖結構合理自然的布置，因為高層建筑的下部的樓層受力很大，在下部應當增密柱網，增加墻體及剛度，到上部逐漸減少。但采取與常規相反的方式進行結構的布置，可以使建筑功能的要求得到滿足，這時候結構轉換層的設置的優勢就得以顯現出來，最為重要的是使得豎向力和水平力得以傳遞。

1.2 高層建筑轉換層結構的類型

不同的高層建筑，其建設用途決定了其功能和需求的差異，所以，在設計結構的過程中，要對建筑專業的要求充分考慮到，優化選擇不同類型的結構轉換層，以使得高層建筑的整體功能性得到確保。高層建筑結構轉換層分為兩種主要的類型，其一是梁式轉換，其二是板式轉換。梁式轉換層的結構是由梁、析架、箱型結構等結構組成的。梁式轉換層結構的轉換方式層結構可以直接的受力和傳力，可以充分的利用空間，在目前的轉換結構中應用十分的廣泛。主轉換梁支撐于下部主體結構的豎向構件是板式轉換結構層的基本構成形式，主轉換梁或下部主體結構的豎向構件受到了次轉換梁的支承，共同承受和依托上部結構剪力墻、框架柱的是主次轉換梁，通常情況下是由一塊整體整澆的厚平板組成的轉換層結構是板式轉換。板式結構的特點就是具有復雜的受力和傳力。一般明顯的不協調存在于上下部結構，它的采用是梁式轉換結構無法采用的前提下。建筑、設備等無法利用主要是由于厚板所占的空間，不夠經濟。

二、高層建筑轉換層結構設計內容

2.1 布置要點

通常，在高層建筑中設置較多的是建筑轉換層，因此，轉換層在設計過程中，上部構件不能接地，要采取安全性高，可靠性強的構建。結合當前建筑轉換層存在的特點，較為常見的轉換構件有：轉換大梁、空腹析架、斜撐、箱型結構、厚板等。如果地下室的空間較大，鑒于束縛的空間，地震反應和地面上的結構相比相對要輕，使用，在抗震度為6度與7度時要選擇厚板轉換層來進行結構設計，這樣可以有效的防止地震造成的結構坍塌，剪力墻結構可以設置，并且要在能夠符合建筑規范的前提下進行整體的布置過程。

2.2 結構選型

針對當前的高層建筑，若進行轉換時選用的是厚板，會存在如下幾種情況：第一，用量較多的板材和混凝土，會增加投資成本，加大了施工的困難系數；第二，復雜的結構受力，使得計算過程更加繁瑣，如果在選用箱形結構作為轉換層，這種結構可以保障結構的整體性，也可以確保結構中的豎向構件的有效傳力。但在實際的設計過程中，這種轉換層的轉換方式復雜，分析復雜繁瑣，加之技術水平一般，會使實際設計起來十分困難，施工難度加大。如若采用梁式轉換層，相對而言是十分的經濟合理，而且設計起來也很簡單，施工難度低，傳力路徑也十分的清晰。

三、優化高層建筑轉換層結構設計的措施

3.1 保證高層建筑結構轉換層豎向構件整體性剛度

結構豎向構件在高層建筑中擁有比較明顯的剛度差異，對結構轉換層的整體穩定性有著舉足輕重的影響。在進行設計的時候，要保證高層建筑結構轉換層豎向構件剛度的整體性，要將上下轉換層的剛度控制在合理的范圍內，并將落地強進行合理的加厚，對于較大的安全系數的補償剪力，承載應當通過相關結構的設置來實現，以此來確保干曾建筑局部結構的剛度，進而達到提升高層建筑結構整體的剛度的目的。此外，落地構件也會影響高層建筑的結構轉換層，在進行設計時，設計人員對落地構件的截面尺寸要合理的增加，使得落地構件的均勻性得到保證。

3.2 充分了解不同樓層的受力情況以及對結構轉換層的影響

在布設高層建筑結構轉換層的過程中，也要根據不同樓層關鍵部位應力大小的不同，進行分析，要充分運用先進的技術和科學的計算方法，對具體的應力大小進行詳細準確的計算。然后以應力的分布情況為根據，合理的添加一定數量的配筋在結構轉換層中，以此來實現高層建筑結構的穩定性，并充分保證結構轉換層的綜合性能。另外，高層建筑的結構設計人員對梁跨部位支座正負彎矩速度的運動規律也一定要進行掌握，從而使得腰筋尺寸選擇的科學性得到保障，通過全埋式錨固結構對梁跨部位下部的鋼筋進行設計，有效的提高結構轉換層的整體安全性。

3.3 剪力墻的科學設置

分析實際的案例我們可以輕易的發現，剪力墻會隨著高度的變化發生變化，同時，內力也隨著高度的變化剪力墻也會隨之發生變化。因此，要對剪力墻框架支柱的設計進行優化強化。要充分認識到剪力墻科學設置的重要性，使結構轉換層的綜合作用得到充分的發揮。剪力墻框架支柱的均勻性，以及框架支柱之間距離的合理性必須保證是結構轉換層對剪力墻的要求，一般要保持支柱與支柱之間的距離要保持在11M的范圍內。結合高層建筑結構空間布局的不同情況，比如抗壓力和應力大小要求不同，要調整相應的剪力墻的設置。在設計轉換大梁的過程中，設計人員要對梁體的整體受力情況進行充分的了解，科學的處理轉換梁兩端的結構，從而使得結構轉換層的整體性能得以保證，同時使得高層建筑結構整體的性能也得到相應的保障。

三、結束語

越來越快的城市化進程，建設施工中陸續投入了許多高層建筑項目，這使得城市用地緊張的情況極大的受到了緩解。高層的結構轉換層有十分廣泛的應用和優勢，不僅可以使高層的各個層次的空間得到物盡所能的利用，而且可以提升下部的空間。因此，高層建筑結構轉換層的設計不容忽視，要提高設計的質量，從而促進建筑行業的順利發展。

[1]熊進剛，李艷.帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J].南昌大學學 報(工科版),2002(04).

[2]呼延競飛.帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J].中國新技術新產品，2016(10).

[3]祁勇，朱慈勉，鐘樹生等.不同肢厚比框支短肢剪力墻斜柱式轉換層結構抗震試驗研究[J].振動與沖擊，2012. 31 9（12）:155-159.

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1007-6344（2017）08-0098-01