淺析高層建筑梁式轉換層結構設計理念與運用

李志堅+羅藝晴

摘 要：近年來隨著我國經濟的不斷發展，城市化的水平越來越高，高層建筑在城市中也迅猛發展。就目前而言，很多高層建筑都有著其獨特的發展特點和方向，比如外觀復雜、功能多樣、內部空間獨特等等，這就要求在建筑梁式轉換層結構設計方面提出了更高的要求，因為在建筑建構中設置了轉換層，在建筑物高度方向的剛度的平均性會受到很大的破壞。正因如此，文章從轉換層設計的簡介、轉換層設計的原則等對轉換層設計應用做出了有效的分析。

關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構設計

我國在上個世紀70—80年代，我國城市化發展的速度開始加速，建筑物底下大部分的空間結構的形式都向著形式多樣化、方法多樣化、結構受力等方面的發展。轉換層結構已經是目前很多建筑結構發展的主要方向，這種結構設計實現了建筑在空間上的一個轉換，主要是空間大小方面的轉換。本文主要從高層建筑建筑梁式轉換層的設計開始研究，對梁式轉換層的結構設計原理以及轉換層的使用做出了有效的分析。

1 轉換層設計簡介

1.1 轉換層設計概念

建筑物樓層因為上面和下面的使用功能不一樣，所以在樓層的設計結構上也會不一樣，經過對樓層進行結構設計的轉換，那么這個轉換的樓層就稱作結構的轉換層。現如今，很多高層建筑一般都使用底層商業用途，高層住宅或者辦公用途，在低層商業用途要求的大空間和上部要求的小空間之間實現轉換，在轉換的時候很多時候都會使用轉換層的形式進行轉換，轉換層的結構形式一般經常使用的包括梁式轉換、空腹架式轉換、箱式轉換等等。

1.2 轉換層設計分類

轉換層設計按照其結構的功能進行劃分主要包括以下幾類：（1）上層和下層結構類型進行轉換，這種類型一般多用在剪力結構以及框架剪力結構等，主要是把上方的建立墻轉換為下部的框架，從而實現上部出現一個比較大的空間。（2）上面和下面的柱網以及軸線實現改變。轉換層上面和下面的結構形式事實上并沒有改變，但是經過轉換層使得下層柱之間的距離會擴大，從而形成一個比較大的柱網，這種形式主要使用在外框筒的下層形成比較大的入口。（3）在對結構形式和結構軸線布置的時候應該采用同時布置的方式。這種方式也就是說，在對上面樓層剪力墻結構進行轉換框架時，柱網軸線和上部樓層的軸線應該進行相互交錯放置，從而讓其結構形成一種不對稱的形式。

2 轉換層的設計原則

2.1 轉換層的豎向布置

轉換層可以根據某一個建筑功能和結構對其展開有關的傳力需要，沿著高層建筑的高度方向的一個地方或者多個地方進行相對比較靈活的布置，并且其本身的空間不僅僅能夠作為技術設備樓層的使用，還可以當作正常使用的樓層，但是這種需求的前提是一定要保證轉換層有足夠強的剛度，從而防止其順著豎向的剛度差別太大。

如果建筑物的柔性相對來說比較好，但是剛性不怎么好的話，那么在展開結構豎向的布置時應該要注意水平剛性的設置，人為性的對該建筑整體結構的彎曲效應展開加強工作，在這時就可以和建筑物加強層以及設備層進行整體性的考慮。建筑物高度方向轉換結構是可以展開分開設置的，這樣設置就可以形成大框架套小框架的大型框架結構，除了分開設置之外還可以實行間隔性的布置，從而形成錯列墻梁框架結構，像這樣的情況下主要是要求沒有支撐障礙的寬敞內部空間，但是一定要采用大跨度樓蓋的結構。

2.2 轉換層的結構布置

通過對相關研究調查研究發現，在建筑底部轉換層的位置越高，轉換層上、下剛度的變化也就越大，會使得轉換層上下樓層的受力逐漸的增大，并且除此之外，如果轉換層的位置高度和剪力墻部分出現裂縫的可能性成正比關系，從而進一步使得框架支柱的內力增大，轉換層上方的墻體也很容易受到損壞，總而言之，轉換層的高度不能太高，否則不利于建筑物的抗震性。

建筑下面使用轉換層結構，但是轉換層的上面部分豎向時不能和豎向構件進行直接接觸，所以，在對轉換層展開設置的時候設置相對比較安全的套件。根據當今已有的工程經驗和研究結果顯示，轉換構件可以利用換大梁的方法進行合理的轉換，這樣就能夠有效的保證建筑結構的穩定性和建筑的抗震能力。但是因為轉換后板在地震多發地區使用的經驗相對比較少，這種情況下就可以在非地震地區和6度抗震設計的時候使用，對于大空間的地下室設計時，因為空間比較大，周圍也沒有有效的約束作用，地震反應小雨地面以上的框架結構，所以在地下室的結構設計時可以使用7—8度抗震結構設計。

2.3 轉換層高層建筑結構的抗震設計

高層建筑設計的基本原則是：對概念設計、結構選型、平面布置等都比較看重，所以選擇抗震以及抗風性能比較好而且經濟方面比較合理的結構體系，對結構措施進行有效的加強。在建筑結構抗震設計中，應該保證結構的整體性能，但是整個建筑結構應該具備一定的承受能力。帶轉換層的高層建筑結構設計中，因為設置轉換層因為高度的變化就會使得轉換層剛度和墻體出現裂縫等原因，轉換層豎向設計的時候承載構件不能和墻有著連續的接觸，不然會導致建筑結構抗震效果比較差。

3 轉換層設計應用——以南昌市建筑為例

3.1 工程概況

這個建筑是南昌市國際金融貿易中心，總的占地面積88畝，總的建筑面積12萬平方米，樓層高度為25層，總的高度80米，是南昌市目前來說比較高的樓。國際金融貿易中心主要包涵了商業中心、精裝豪宅、世界級酒店、甲級寫字樓等很多不同的形式，集合商業、居住、商務辦公、景觀、休閑等等很多資源。

3.2 結構設計選型

在我國目前使用的高層建筑結構主要都是采用鋼筋混凝土等材料，而結構體系很多都是框架、匡計剪力墻、剪力墻等等。在進行高層建筑結構體系選擇的時候首先要對建筑物的高度和使用功能進行全面充分的考慮，因為同的使用功能和高度對建筑結構體系的要求也是不同的。在南昌市國際金融貿易中心在建筑時，該建筑的高度在80米左右，但是在建筑的底部主要是商業用途，所以需要在1層到3層安排比較大的空間，而在3樓以上進行結構的轉換層設計，設計出合理的小房間為住宅區以及辦公樓，這樣不僅僅能夠增加房屋的穩定，還能夠讓建筑的空間得到完美的使用。

4 結語

本文只是對高層建筑梁式轉換層結構設計展開了相對簡單的研究，而在高層建筑轉換層的受力和特點方面還需要相關專業人員展開更多的研究。總而言之，隨著現代經濟的不斷發展，城市化的腳步越來越快，現代高層建筑平面越來越復雜，用途也越來越多樣化，在對轉換層進行設計的時候應該更具實際的工程展開合理的安排。

參考文獻

[1] 唐興榮，何若全.高層建筑中轉換層結構的現狀和發展[J].蘇州城建環保學院學報，2009（9）.

[2] 謝曉峰.高層建筑轉換層結構形式的應用現狀及問題[J].廣東土木與建筑，2011（2）.

[3] 唐興榮.高層建筑轉換層結構設計與施工[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.