高層建筑中結構轉換層結構體系分析

李麗娜　張培星

摘 要：我國是目前世界上發展最快的發展中國家之一，發展最快的一個最直接的明證就是各大城市的摩天大樓的興起。不但大城市，就連筆者到過的一些小城市都已經開始建造不止一座的高層樓宇。我國的高層建筑發展至今，由于房地產業的持續走高，年年大興土木，建筑技術也有了突飛猛進的飛躍。建筑技術提高的同時，人們開始越來越關注建筑物的品質，這就反過來對施工人員的技術素養提出了更高的要求。施工技術人員應該深入了解高層建筑的結構特點，對高層建筑的建筑體系有較深刻的認識，在此基礎上方能建造出高品質的高層建筑。

關鍵詞：高層;建筑;結構;特點;結構體系

1 結構轉換層概述

建筑功能復雜化的發展趨勢下，要求在同一幢建筑中既有小開間的住宅，又有大空間的商場，還需要一定的地下停車場。綜合功能的高層建筑已經成為現代高層建筑設計中的大潮流。結構轉換層作為將建筑上部樓層結構的類型和布置轉換為下部樓層結構類型和布置的水平結構，主要的結構形式一般有梁式轉換層、厚板式轉換層、桁架轉換層、箱型轉換層以及懸掛結構等。在建筑設計過程中，如何選擇結構轉換體系，必須結合建筑各方面具體情況，保證結構的安全與經濟。

高層建筑轉換層結構可在建筑高度的任意樓層上靈活布置，在適當的處理下還可以作為技術設備層或者正常的樓層進行使用，其布置原則有：第一，要求底層有較大的空間。轉換層結構體系可以是一個水平結構體系也可以是一根滿足受力特性的大梁，使得底層盡量擺脫立柱的影響，取得較大的底層空間。第二，任意樓層上要求開敞空間或改變柱列。在轉換層設置的時候可以根據建筑結構傳力以及使用功能等特點進行分段布置、間隔布置和托掛相兼的方式。

2 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為框架結構，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，實現轉換層的功能。

3 高層建筑結構施工特點

3.1 施工環節多

通常高層建筑施工過程中需要考慮很多外部因素而導致施工環節不斷增加。高層建筑在正式施工之前，需要根據客戶訴求，進行勘探開發設計分析，達到外形美觀度，與內在結構形式最大程度符合客戶需求。得到用戶認可，以實現可觀的經濟效益，避免造成嚴重損失。安全保護環節多，增高樓層時，基礎功能設施區域需同步完善。安保措施根據樓層不同特點設施投入，包括消防器材、逃生口、通氣管道等，都需要根據實際需求，全面考慮到。材料選擇環節多，對高層建筑而言，所有的材料都要經過反復優化后方可決定使用，以實現最好的施工效果。

3.2 施工工程量大

高層建筑施工是龐大又復雜的項目，除了施工工程環節多且雜外，工程量也比較大，多個項目常同時工作，因此需要注意事應對工程項目施工過程詳細清晰設計，在具體建設過程當中要做到各方面人員人力物力合理配合，及時高效處理高層建筑施工過程中面臨的各類問題。

4 轉換層結構設計

4.1 結構體系

本工程地面以上1～6層為商業，1層層高為5.5米、2～6層層高為5.1米、7層為設備轉換層兼避難層，層高3.8米，8層以上為高檔住宅，層高均3.0米，地上共35層，總高度為119.00米。地下為3層地下室，層高自上而下分別為5.5米，3.7米，3.8米。因業主對住宅及底部商業均有較高的品質要求，經綜合評定，本子項在住宅部分設計為不露柱、梁的剪力墻結構;為滿足業主對建筑功能的要求，確定在第6層頂板處采用梁式轉換，將上部密集的剪力墻轉換為便于下部商業及地下車庫使用的較規則柱網，同時在盡可能減少對建筑功能的影響的前提下，依據結構設計需要將一部分剪力墻落地，整體結構成為框支-剪力墻體系。

4.2 設置結構縫分為左、右兩塔

2#樓原上部結構總長度為88米，相對規范允許不設伸縮縫的長度超過達到78%。基于合理性、可行性、經濟性的綜合評價，設置伸縮縫將上部結構在地下室頂板以上分為完全獨立的兩個結構單元，兩結構單元長度（以標準層計）分別為：左塔32米和右塔56米，且兩結構單元間的凈寬度要求按抗震縫的最小寬度設計，并按照前次抗震專項審查的專家意見，本設計采用的縫凈寬度為400mm。該兩塔均設計為在地下室頂板嵌固。

底部加強區（地下1層～8層）剪力墻抗震等級設計為特一級，非底部加強區（9層及以上）剪力墻抗震等級設計為一級;框支框架（1層～6層）抗震等級設計為特一級，地下1層抗震等級設計為特一級，地下2、3層抗震等級設計為三級。

4.3 轉換層主要結構構件設計

（1）剪力墻設計。8層及以上住宅區段，層高為3米，采用200厚剪力墻，且墻長均大于8倍墻厚。混凝土強度等級從C55～C30漸變。第7層層高為3.8米，且為轉換層上首層墻體，根據剛度、軸壓比等要求、采用250～300厚剪力墻。且為配合轉換的合理性、減少托頭柱，本層剪力墻將結合底部框支柱的設置適當調整墻延伸長度、開洞位置，混凝土強度等級為C55。第1～6層剪力墻，為落地剪力墻。依據結構剛度需要，墻厚為350～500，墻長依據建筑功能盡可能長，以充分提高其對剛度的效率，混凝土強度等級為C55。

（2）框支柱設計。對于轉換層以下的框支柱，為了提高構件延性、控制柱截面尺寸，框支柱均采用型鋼筋混凝土柱，型鋼含量控制不小于6%，在兼顧結構剛度、軸壓比控制及對建筑功能的影響下，柱混凝土強度等級取為C55，柱截面基本控制在1100×1100。

（3）框支梁（轉換梁）設計。為了提高框支梁（轉換梁）的抗剪承載力、控制梁截面尺寸在1.8米以內，與框支柱相連接的框支梁（轉換梁）均采用型鋼筋混凝土梁，型鋼含量控制不小于4%，截面主要為900×1800、轉換次梁依據計算要求，不設型鋼，為普通鋼筋混凝土梁，截面基本為700×1600。混凝土強度等級為C40。

5 結束語

高層建筑轉換層的自身重量和荷載很大，施工時應制定合理的模板支撐方案并嚴格設計模板支撐體系;轉換層的跨度和其承受的荷載也很大，其使用配筋較多且鋼筋骨架的高度也高，因此，施工時要確保鋼筋骨架的穩定性，采取合理的鋼筋布置措施。高層建筑結構轉換層是建筑物內不同結構形式受力的連結的關鍵點，也是受力傳承的關鍵節點。

參考文獻

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