帶結構轉換層的高層建筑結構設計探究

王冉

摘要：本文首先介紹高層建筑中帶結構轉換層的作用，其次對結構轉換層進行分類，然后闡述結構轉換層的布置準則，最后提出帶結構轉換層的高層建筑結構設計對策，希望能夠保障高層建筑的安全性和穩定性，延長高層建筑的使用壽命。

關鍵詞：結構轉換層;高層建筑;結構設計

經濟的快速發展，在一定程度上改變了人們的居住環境。為滿足人們對住房的要求，高層建筑使用帶結構轉換層設計，不僅可以完善高層建筑的功能，而且還可以充分發揮高層建筑的價值。但在實際結構設計過程中，由于受到諸多因素的影響，使得設計質量并未有所保障，存在嚴重的安全隱患。因此，需要對帶結構轉換層進行深入了解，尋找具有針對性的管理對策，保障設計質量，減少安全隱患的發生。

1 高層建筑中帶結構轉換層的作用

高層建筑與普通建筑最大的區別就是，高層建筑中不同樓層之間的受力特點對建筑物安全性能有著非常重要的影響。通常情況下，高層建筑樓中間和下部的樓層受力比較大。另外，每個樓層的受力情況也有一定的差別。所以，設計人員在實際設計中，需要使用能夠增加高層建筑下部結構的剛度和橋梁等結構作用效果，保障建筑物的使用壽命和質量[1]。如果樓層增加時，相關設計人員通常都會采用減少墻、柱等結構的數量，從而保障下部支撐能夠充分發揮其作用。因此，從高層建筑結構轉換層的特殊性來看，實際設計人應要最大化拓寬下層結構空間。另外，設計人需要對水平結構轉換構件方式進行設置，從而保障高層建筑空間結構的安全性，這在一定程度上也體現了結構轉換層在高層建筑設計的重要意義。

2 結構轉換層的分類

根據高層建筑實際用途的不同，相關設計工作人員在設計過程中會采用不同類別的結構轉換層，而這些轉換層在實際應用過程中會有一定的區別，需要從多個角度分析不同的結構轉換層，其主要包含以下幾個類型：（1）板式結構轉換層。由于高層建筑上下層之間柱網數量較多，所以需要板式結構轉換層，保障各層之間能夠均勻受力。而板式結構轉換層在實際應用中，需要起到抗剪和抗切的作用，可以將厚度控制在2.5米內，同時還應要保障板式結構的靈敏性。但由于自身稱重能力較大，需要較多的輔助材料。（2）框架結構的轉換層。在高層建筑中應用框架結構的轉換層最大的優點就是擁有良好的抗震性，能夠達到高層建筑的抗震要求[2]。另外，框架結構是以巨型柱的方式形成的轉換結構，對下層的柱體結構要較高的要求。在實際的應用過程中，應要選擇支撐能力較高的裝置加固在下層框架結構的柱體結構，從而可以使得方案更好地落實，這種結構轉換層會成為未來高層建筑結構的發展主流。（3）梁式的轉換結構。在高層建筑垂直轉換施工中通常會應用梁式的轉換結構完成相關操作，這是一種應用最為普遍的轉換結構方式，可以使得高層建筑不同層受到均衡的作用力，保障高層建筑的穩定性。在梁式的轉換結構中最上層的受力可以以一定的方式傳遞給最下方的柱。梁式的轉換結構的缺點是造價成本較高，并且高度應要控制在0.8米～6.0米之間。

3 結構轉換層的布置準則

高層建筑結構轉換層在使用過程中，很容易使得建筑豎向剛度出現下沉，從而會使得高層建筑的抗震性受到影響。所以，相關設計工作人員在高層建筑結構轉換層布置過程中，應要遵循以下幾個準則：（1）根據高層建筑的實際情況，對不同層的受力能力進行深入分析。根據不同結構受力的傳導性，選擇符合實際的受力結構作為轉換層的主要結構。這樣做有利于相關工作人員及時找出結構轉化層中存在的問題，并提出解決措施[3]。（2）在高層建筑結構轉換層垂直方向有著較為嚴重的剛度劇變問題，使得整個建筑安全性受到影響。所以，相關設計工作人員在布置結構轉換層時，根據實際情況有效減少高層建筑的豎向構件，將其設置在樓層最低的位置。另外，相關設計工作人員也應要合理控制轉換層的剛度，保障高層建筑的穩定性。

4 帶結構轉換層的高層建筑結構設計對策

4.1 高層建筑轉換層抗震性設計

在高層建筑中，抗震性的高低與高層建筑所在的地質環境有著十分密切的聯系，進而在進行工程設計過程時，需要提高產品延伸性設計的重視度。因此，相關設計工作人員在實際抗震設計過程中，應要設置多層防控線，最大化減少地震災害對房屋造成的影響。如果發生地震，第一道抗震防線有著至關重要的作用，當第一道抗震防線沖破之后，第二道抗震防線會繼續發揮抵抗作用，這樣在一定程度上會有效減少建筑的坍塌情況。因此，對抗震性的合理設置能夠保障帶結構轉換層的高層建筑的穩定性。除此之外，房屋在地震中出現坍塌可能是負荷量較大而引發的，所以在抗震性設計中也應要提高負荷承載能力的重視度。

4.2 剪力墻設計

一般情況下，剪力墻結構內部應力與建筑高度成正比，即高度越高，應力能力越小。而如果相關設計工作人員想要保障結構轉換層和建筑結構的穩定性，這就需要對剪力墻框架支柱結構進行合理的設計[4]。只有保障剪力墻結構設計的合理性，才可以使得結構轉換層發揮最大作用。而結構轉換層對剪力墻的設計有以下幾點要求：（1）應要最大化保障剪力墻、框柱的均衡，框架結構之間的空留位置應要與工程要求相適應，通常會控制在11米左右。（2）對空間結構設計存在差異的高層建筑而言，剪力墻的應力能力設計和抗壓標準應要進行合理的改進。因此，在轉換梁結構設計中，可以采用三維空間方法，計算梁體結構的實際受力能力，從而使得剪力墻的受力更加符合實際。

4.3 豎向構件剛度設計

在高層建筑中通常會存在很多的豎向構件，并且這些構件存在于建筑的不同結構中。所以，對這些豎向構件的剛度要求也有所不同，這種不同剛度構件的存在應用在結構轉換層中也存在一定的穩定性干擾。所以，相關設計工作人員在設計過程中應要減少穩定性干擾，使得結構轉換層中的豎向構件剛度具有相同性，從而可以更好地控制剛度變化范圍。另外，還應適量加厚落地墻結構的厚度。在高層建筑結構中有很大強度的剪力而言，應要建立專門的承載結構，保障受力在可承受范圍內。

4.4 提高結構轉換層中受力情況的重視度

相關設計工作人員在對高層建筑結構進行設計過程中，應要對各樓層之間的受力情況有一定的了解，并且對各樓層之間存在的受力差異進行分析，具體而言：（1）在樓層中設置結構轉換層時，最為重要的是能夠對各樓的關鍵位置的受力值進行計算，根據計算結果，進行合理的應力分布總結[5]。另外，需要根據各樓層中的應力分布情況，合理配置結構轉換層中的鋼筋比例，從而保障高層建筑的剛度，為高層建筑結構的安全性提供保障。

5 結語

隨著經濟的快速發展，城市化進程腳步的加快，城市人口數量的上升，土地面積在逐漸減少。因此，高層建筑成為緩解城市土地資源的重要方式。而帶結構轉換層形式具有多樣化，在對高層建筑結構設計中，應要以保障高層建筑的安全性和穩定性作為基礎條件，對轉換層設計進行深入分析，并根據高層建筑的實際情況，設置合理的轉換層結構，從而使建筑的質量和安全有所保障。

參考文獻：

[1]皇甫濤.帶結構轉換層的高層建筑結構設計初探[J].建材與裝飾，2018（21）：82-83.

[2]解雪松.論述帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J].建材與裝飾，2017（45）：87-88.

[3]董漢鋼，溫永堅，唐道偉.解析帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J].低碳世界，2017（28）：174-175.

[4]李松.研究高層建筑結構轉換層的結構設計[J].建材與裝飾，2017（33）：74-75.

[5]王軍星，李紅瑞.對高層建筑結構轉換層結構設計要點問題的再探討[J].中國新技術新產品，2014（22）：110.