帶結構轉換層的高層建筑結構設計探究

文/倪榮榮 中物聯規劃設計研究院有限公司桂林分公司 廣西桂林 541001

1、高層建筑結構設置結構轉換層的原則

1.1 結構轉換層

結構轉換層是目前城市建筑的建設工作中最為常見的一種設計方式，其設計的主要目的是為了將使用功能不同的上下層建筑空間分隔開來，保證各層之間建筑布局設計獨立性的同時，能夠為整體建筑的穩定性和安全性提供保障。為了能夠合理安排建筑物的布局，節省城市空間，在建筑結構設計中研究設計結構轉換層是一項十分必要的工作。

1.2 需遵循的基本原則

結構轉換層的設計工作雖然能夠使建筑物同時具備不同的功能性，但是在實際的設計工作過程中，為了保證建筑的質量和安全，還需要遵循一定的設計規范和原則。而最基本的設計規則就是需要結合實際的項目情況，選定結構轉換層的種類，同時，對混凝土結構的計算需要嚴格按照計算公式來進行。在轉換層結構中會涉及到配筋問題，而一般情況下，設計規范中明確規定，結構轉換層的配筋率不能低于0.25%，而樓板的厚度也不能小于180mm。同時，轉換層的結構設計需要遵循合理性和科學性的原則，在選定結構轉換層的設計方案時，需要通過信息技術來建立模型，并對其所具備的功能進行測試。比如，結構的豎向剛度、變形協調能力、抗震性能等等。同時還需要收集和整理數據，以此來保證測試結果的準確性。

2、帶結構轉換層的高層建筑結構設計的具體內容

2.1 設計施工方案

首先，在進行高層建筑結構設計的工作中，設計人員需要對施工場地進行實地考察?？疾斓膬热葜饕ǖ刭|環境以及地理位置等等，同時，還需要結合當地常見的自然災害，比如狂風、暴雨或地震問題等，從中綜合研究出建筑結構設計的重點方向。例如，依據實地考察資料以及建設單位提供的勘察報告及當地政策性文件，根據規范對不同地區的高層建筑結構轉換層按不同要求進行結構承載力設計，抗震設計，抗風力設計，以保證不同場地情況下整體建筑的安全及經濟性。同時，要結合高層建筑具體各個樓層需要進行的功能設置來分析研究結構轉換層的種類。通常在底層建筑內部空間設計的比較大的情況下，施工人員一般會使用梁式轉換層結構進行施工。但是當上下樓層使用功能及內部空間的格局分布情況差異較大時，會導致柱網分布不規律，難以采用梁式轉換層來連接上下層柱網，在這種情況下則需要選用板式轉換層進行設計。因此，在設計施工方案時，需要結合具體情況因地制宜的選擇合理的施工方案。

2.2 剪力墻結構

結構轉換層通常會設計相應的剪力墻，剪力墻對建筑物的水平承載力以及垂直方向的承重能力都對穩定建筑物起著極大的幫助作用。在進行設計時，需要結合建筑物對墻面洞口數量以及形狀的具體要求進行設計。同時，需要全面分析剪力墻數量以及平面位置的布置。而在設計剪力墻結構的過程中，需要對配筋率進行合理的計算，并對施工過程進行有效的監督管理，保證剪力墻的質量。從而為實現高層建筑的結構轉換奠定基礎，此外，在實際的建筑結構設計中，還需要對結構轉換層的厚薄度以及高度等基本參數問題進行測算。以板式結構轉換層為例，通常情況下，這種轉換層結構在設計過程中，為了保證整體建筑結構的穩定性，施工人員會設計一些柱網結構來分擔垂直方向剪力墻的受力情況。而在施工時，高層建筑板式結構轉換層的厚度通常在2.8m以下，為保證結構轉換層的施工質量，還需要合理對施工材料的質量做出選擇。

2.3 結構轉換層的剛度設計

在設計高層建筑的結構轉換層時，會由于上下兩層不同使用功能的樓層對建筑整體結構的要求不同，而導致相鄰兩層之間的結構轉換樓板的剛度存在差異性問題。同時，這種剛度差異也會影響到垂直方向承重墻的受力不均勻問題，從而導致高層建筑結構存在一定的安全風險。針對這一現象，設計人員必須要對轉換層的剛度設計進行研究。這就對設計人員的專業設計能力有了一定的要求，而一般情況下，在剛度設計工作上，通常會選擇適當增加落地墻數量的方式，或者是在樓板材料的選擇上，選擇一些剛度較大的材料進行施工，這樣不僅能夠使落地構件達到抗彎設計要求，同時也能增加落地構件的抗側力性能。

2.4 結構轉換層設計注意事項

高層建筑在上下兩層樓層空間使用功能不同的情況下，通常會對建筑內部的空間面積有一定的要求。比如健身房、電影院等，而對高層建筑進行結構轉換層的設計時，需要區分商業用房和居住用房在建筑內部高度上的區別。通常情況下商用建筑的高度都在三米以上，這就對垂直方向用于支撐的剪力墻設計有了一定的要求。同時，作為各個樓層之間轉換層的平面樓板的設計工作也需要在剛度方面進行研究。并且，在對高層建筑進行結構轉換層的設計時，還要能夠合理減輕轉換層樓板的自身重量，從而降低建筑自身承重方面的壓力。設計人員需要控制好結構轉換層的厚度，這還可以有效降低工程的經濟成本。此外，結構轉換層一般都是由混凝土材料制作而成的，因此在制作工藝上必須要進行監督和管理工作，以保證混凝土的質量，防止結構構件開裂導致建筑結構存在安全風險的問題。

結論：

建筑設計和施工單位在對帶結構轉換層的高層建筑結構進行設計以及施工的工作中，必須要明確轉換層的作用、具體種類以及使用過程中應當遵循的原則。在實際的設計與施工環節，首先要設計好科學合理的施工方案，然后結合建筑物對剛度、抗震能力等方面的具體要求來設置剪力墻結構。要對剪力墻的數量、長短、厚薄等問題都進行細致的分析。并盡量縮小建筑結構之間的剛度差異，不斷優化轉化層的設計及施工技術，促進建筑行業的可持續健康發展。