帶轉換層高層建筑結構設計的實踐方法

江軍

摘要：在我國經濟迅速發展的影響下，促進了城市化進程發展，也使得人們居住環境不斷改善，進而致使對于高層建筑有著日益提升的要求。轉換層對于高層建筑結構有著重要的價值與意義，其能夠用于不同結構形式與上下間不同功能的轉換。本文分析了轉換層的作用，闡述了轉換層的結構類型，并探究了轉換層的構件設計與施工設計，并提出了在高層建筑之中轉換層結構設計的具體應用。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;帶轉換層

一、轉換層的作用

轉換層有著重要的價值與作用，不僅能夠將底層建筑空間有效增加，還能將出入口的數量與寬度增加。

（一）擴大底層建筑空間

現階段，我國經濟迅速發展，促使越來越多的年輕人涌向一線城市，致使一線城市存在住房緊張的問題，因而為了將這一問題有效解決，國家開始建造大量的高層建筑。由于高層建筑有著較高的樓層，且其具備不同的上下功能，上部主要為小空間的住宅，下部主要為大空間的商業店鋪，進而下部建筑結構需要轉換層，以滿足大空間實際需求。

（二）將出入口數量與寬度增加

現階段，一線城市的建筑物主要是高層建筑，然而一些高層建筑的出口寬度與數量較少，致使其安全系數較低，對人們進出產生一定影響，易存在擁堵的現象，建筑結構的轉換層能夠將建筑出入口的數量與寬度增加，進而將人們進出便捷程度提高[1]。

二、轉換層結構類型

因高層建筑實際的功能要求不一樣，所以需要根據建筑功能具體要求進行選擇轉換層結構，較為常見的含有框架式、厚板式以及梁式轉換層結構。

（一）框架式轉換層結構

高層建筑中，框架式轉換層結構具有廣泛的應用范圍，主要因其具備良好的抗震性。其主要的結構構成為巨型柱子，在實際應用過程中，對于下層柱體結構也有著較高要求。該轉換層結構具備諸多鮮明的優勢，含有剛度較大、整體效果較好、轉換梁約束性較強以及上下部傳力均勻等，因而該類型轉換層能夠能作為高層建筑設備層。然而該轉換層具備復雜的施工過程，且需要諸多設備洞，導致其具備相對較高的造價，在實際設計環節需要根據建筑用途和施工預算進行綜合考慮，恰當地加以使用。

（二）厚板式轉換層結構

該類型的轉換層結構是對厚板加以運用，促使各個樓層間受力均勻。在該類型轉換層中，其上部結構布局不會影響其下部柱網結構，由于厚板剛度相對較大，進而促使承臺的形成，具有良好的整體性，且也具備簡單的施工過程。然而因厚板有著較大的重量，在實際應用的過程中，需要大量的輔助材料，并且抗震性能也有待提升。若想要實際運用這種轉換層結構，需要確保厚板式轉換層能夠滿足抗沖要求。

（三）梁式轉換層結構

梁式轉換層結構的運用，可以滿足高層建筑的復雜功能要求。梁式轉換層結構一般被用在底部具備大空間的框支剪力墻內，在框架梁中設置上部剪力墻，再運用框支柱將框支梁結構加以支撐。如今，該類型的轉換層主要因其能夠確保高層建筑整體的穩定性，因而其運用空間相對較為廣闊。梁式轉換層結構因其轉換次梁較多，所以其具備較為復雜的空間受力，在實際設計的時候，應以綜合分析實際情況為基礎，促使設計趨于精細化方向發展。

三、轉換層的構件設計

在設計轉換層的過程中，應注重框支柱、樓板設計以及剪力墻設計，進而確保高層建筑的整體穩定性與安全性。

（一）框支柱

在設計框支柱的過程中應重點對軸壓比加以設計，促使其與設計需求相符合。應運用“延性”對框支柱加以評價，應對軸壓比加以控制，進而將因其延性較差帶來的影響有效減少。柱截面延性以及配箍率有著直接關系，如果框支柱性能較為一般，需將配箍率提高。在進行轉換層施工的時候，難以運用剪力墻端柱將框支柱加以代替，出現這種情況主要由于其配箍率而導致的，也將對高層建筑總體性能帶來影響的可能性提高。進行框支柱設計的時候，應保障配箍率實際系數能夠達到相關的標準要求。

對于轉換層結構而言，框支柱有著重要的地位與影響，因而應將框支柱的安全性提高上去。剪力乘以其最大系數且柱端彎矩也與其最大系數相乘，進而促使每層框支柱所承受剪力是F1，并且建筑基地受到剪力總和為F2，并且F1為F2的十分之三。在具體計算的時候，假設樓板剛度等于無窮大，就需要通過豎向構件計算出水平剪力具體剛度。與框支柱承載力相比，倘若建筑底部的剪力墻實際剛度更大，這種情況對框支柱剪力會產生巨大影響。除此之外，把商業區以及住宅區的實際連接狀態加以強化，可以促使住宅區框支柱的縱筋進一步深入墻體，繼而有效提高設計穩定性[2]。

（二）樓板設計

運用轉換層能夠分割框支剪力墻，能夠將其分成兩個區間，各區間具備不一樣的受力表現。住宅區域受到的承載力來自外部，通過剪力墻剛度向下層的商業區進行均勻分散，落地剪力墻具體剛度性能與框支架剛度存在異同性，導致處于水平方向的剪力會向剪力墻位置進行傳遞。轉換層樓板能夠有效劃分與調整兩個區域實際受到的剪力，在樓板將受力進行轉移的時候，其受到的壓力也相對較大，如果存在較嚴重的變形，對其功能會產生嚴重影響。因而需確保樓板具備相對較強的對抗剛性，繼而達到工程承載的具體要求。對于轉換層樓板，在進行其制作材料的選擇時，由于剛度屬性和材料息息相關，可以選擇C35混凝土。在進行具體設計時，需要提高樓板剛度，進而確保受剪力的劃分任務能夠高效完成。

（三）剪力墻設計

在剪力墻設計的過程中，應對建筑實際情況加以考慮，結合實際要求，對剪力墻的位置與數量進行合理設置。不但可以將轉換層設計效率提高，還能將轉換層的作用充分發揮出來。應對剪力墻框架結構的疏密加以考慮，進行計算將剪力墻位置確定下來，再結合樓層受力情況設置恰當數量的剪力墻。想要將轉換層設計水平提高，應在剪力墻之中鋼筋數量適當增加[3]。對于剪力墻之中不平整的位置，應運用同種材料展開找平施工。在設計轉換大梁的過程中，應優化結構梁的兩端部分結構，進而對剪力墻內力與結構的承受應力加以有效控制。

四、轉換層結構施工設計

在轉換層結構的施工設計之中，應注重鋼筋施工、混凝土施工以及對轉換層裂縫加以控制，進而確保施工效果。

（一）鋼筋施工

需要水泥、混凝土等材料對鋼筋構件結構內容加以強度控制，結合框架的含金屬量設計鋼筋的穩定性，通過澆筑環節對鋼筋進行支撐與固定等工作，運用科學合理的操作達到構架搭建的要求。將框支架內容明確下來，并對鋼筋施工過程中材料數量與長度等加以控制，并通過安裝過程有效避免定位鋼筋發生變形情況，還應以結構支撐的位移情況對鋼筋綁扎加以控制，對于結構中發生裂縫與變形等常見現象，應及時查找出受力隱患。

（二）混凝土施工

在轉換層之中，應根據質量因素對混凝土施工進行設計，將高層固定結構使用混凝土的量明確下來，通過模板使用對系統作用進行調節。在系統設計過程將使用框架與支撐結構的質量要求明確下來，根據混凝土結構易形成孔洞與裂縫等內容展開工序的設計。對混凝土作用之下結構強度位置與用量的標準加以設計，結合轉換層高度對流程設計與施工工具等方面進行控制，根據施工高度積極引入高新技術。

（三）控制轉換層裂縫

由于轉換層應對上部結構的樓層荷載進行承載，對于其性能需求與結構強度有著較高的要求。因而應注重裂縫問題，裂縫存在會對結構完整性產生嚴重破壞，因而應加強系統、模板等方面的施工控制。在模板運用的過程中，應結合設計版圖對軸線與尺寸進行控制，結合系統重要作用展開流程監控。還應將設計中材料應用的用量與比例明確下來，以控制裂縫為前提對埋件位置進行設計，進而促使結構設計過程中預防隱患與安裝設備等功能可以順利進行。

五、轉換層結構設計在高層建筑之中的具體應用

高層建筑對轉換層結構加以設計，需重點關注平面布局、布置設計、抗震設計以及計算要求。

（一）平面布局

由于高層建筑應具有相對較多的底部功能，因而應對框架以及剪力墻加以合理運用。對于高層建筑而言，其上部功能相對簡單，可以對純剪力墻結構加以使用。而剪力墻實際的平面布置，應盡量確保東西橫向處于對稱狀態，對于南北方向還應盡可能促使剛度中心能夠重合于質量中心，將結構偏差較大的可能性有效降低[4]。對于核心，需要對筒體加以運用，布置其他剪力墻需要確保分散以及均勻，沿著周邊加以布置，能夠提升建筑實際的抗扭效果。在運用時，如果轉換層位置越高，轉換部位附近就存在更明顯的剛度，若受地震力會致使內力變化更為復雜，會給框支柱以及核心筒帶來巨大影響。在遇到地震的時候，就會被破壞，導致失去承載能力，轉換層越高就使得建筑物實際的抗震能力越差。

（二）布置設計

通常情況下，在高層建筑之中底層空間較大，上層空間相對較小。在對轉換層結構加以設計時，應注重布置科學性的同時，還應對下述兩方面問題加以關注。一方面，在設計過程中會選用厚板、大梁、箱型結構等進行樓層間轉換，進而確保上層建筑具備良好的穩定性。另一方面，因高層建筑自身具備一定結構，因而布置設計之中，應對高層建筑結構加以明確。比如為筒體結構，應確保內筒貫通落地，還應將墻體厚度加大，進而確保筒體結構的整體度以及剛度。

（三）抗震設計

因高層建筑含有轉換層，使得其抗震能力趨于復雜化發展，降低了整體結構具體的抗震性能。首先，轉換層結構設計會對建筑物抗震性能產生影響，因而在轉換層結構設計過程中，應完善與優化抗震設計。在水平地震作用影響之下，轉換層結構能夠對落地剪力墻受到的力量向下進行傳遞，其作用明顯，但是并不會增加支撐框架受到的傾覆力矩。進而導致轉換處存在薄弱環節，嚴重影響建筑實際安全性。在8級以下抗震設計時，需要考慮轉換層結構受到的垂直方向的力，展開嚴謹的計算，將恰當的轉換層結構設計出來，確保建筑物安全。

其次，在設計轉換層結構的過程，應控制軸壓比限值。由于轉換層結構之中，支梁與支柱的內交角位置有著明顯應力，由于垂直以及水平負載，導致相對條件下，柱子具備較小的剪力以及彎矩，是因為框支柱對軸壓力承受力進行承受，轉換層結構墻體的水平與垂直負載通常能夠運用板平面進行傳遞至落地剪力墻，因而應對框支柱的軸壓比進行嚴格控制。

（四）計算要求

在高層建筑的結構設計之中轉換層結構雖然僅占一小部分，然而在設計過程中也應嚴謹，不可存在馬虎情況，主要由于其與高層建筑物的整體穩定性與安全性息息相關。因而，應通過仔細地、精確地分析以及計算，運用高科技手段對計算結果展開多次演示，確保轉換層結構設計具備安全性與可行性。在整體分析與計算完成后，對于轉換層還應進行科學合理的計算與分析，進而確保計算可靠性，將其安全性提高上去。

結束語：

隨著對建筑質量的要求不斷提升，應對建筑整體質量與功能進行完善，對于高層建筑而言，轉換層有著重要的價值與影響。因而應對轉換成結構進行合理設計，保障建設的合理性與科學性，進而將高層建筑的舒適度與質量提升上去。確保其能夠滿足高層建筑實際的功能需求，提升高層建筑整體的安全性、穩定性，促進建筑行業健康可持續發展。

參考文獻：

[1]于濤. 帶轉換層高層建筑結構設計方法研究[J]. 城市住宅， 2020， 27（7）：2.

[2]崔寧. 帶轉換層高層建筑結構的設計方式分析[J]. 磚瓦世界， 2020， 000（010）：22.

[3]李秀才， 汪勝. 帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J]. 建筑技術開發， 2020， 47（23）：3.

[4]馬堃， 王冉. 帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J]. 中國室內裝飾裝修天地， 2020， 000（002）：173.

1277501186204