關于建筑轉換層結構設計方案的分析

【摘 要】我國的社會在不斷的發展和進步，城市的建設和發展速度也越來越快，在這樣的情況下，高層建筑也逐漸的出現在了人們的生活中。在功能上也呈現出了非常強的多樣性，在建筑當中，轉換層結構逐漸成為了一種十分常見的結構，這種結構如果設計合理可以很好的體現出建筑自身的功能優勢，本文主要分析了建筑轉換層結構設計方案，以供參考和借鑒。

【關鍵詞】建筑轉換層；設計；方案分析

當前我國的建筑行業得到了非常好的發展，同時建筑本身又呈現出了多樣性的趨勢。但是，建筑空間呈現出了非常強的多樣化的趨勢，在功能上人們也就提出了更多的要求，上下兩個空間需要有各自的功能，在兩個結構中間需要有一個過渡結構，我們就將這種過渡結構稱作轉換層。

1.轉換層結構的幾種形式及其設計特點

1.1轉換層形式一：板式轉換

從大體上來說，板式轉換不具備良好的力學性能，同時其經濟性也相對較差，當上下軸網出現變化，但是仍然處在正交的狀態時，可以采用正交主次轉換梁的結構來保證轉換層整體功能的實現，板式轉換方式最為突出的優勢就是在轉換層的位置可以將結構形式進行適當的設置和調整，尤其特別適用于建筑物結構整體呈現出錯位或者是上下部的軸網根本就不處于正交狀態的結構中，因為抗剪和抗沖切功能的需要，轉換層一般要設置成兩米以上的厚度，如果出現了地震的作用就會使得整個結構的反應也在不斷的增大，下部的豎向結構所承受的負荷在這一過程中也會有非常明顯的提升，因此在設計過程中具備著一定的設計難度。

1.2轉換層形式二：梁式轉換

實際工程中，轉換層常兼作設備層，轉換梁腹部要開設洞口以便設備管道的通過，因此轉換梁的計算模型可根據開洞與否以及洞口的相對大小分別取為實腹梁、開孔梁、雙梁和空腹桁架等。梁式轉換具有傳力路徑清晰快捷，施工方便，構造簡單，工作可靠等特點，轉換梁的截面尺寸主要由其抗剪承載力決定，但可通過加腋或采用鋼骨混凝土、預應力混凝土等方法來減小截面尺寸。在進行轉換梁設計時，要特別注意對轉換大梁與上部結構共同工作程度的分析。

1.3轉換層形式三：桁架轉換

桁架主要有兩種形式；一種是空腹桁架，一種是實腹桁架。桁架轉換層受力更加的清晰，同時其使用的空間也更大，其抗震的性能也非常好，但是這種方式在節點設計上存在著非常大的難度，同時節點的受力分析具有非常強的復雜性，所以也使得節點設計的過程中存在著非常大的障礙，這樣也影響了桁架轉換的效果。

1.4其它轉換形式

（1）巨型框架它由豎向筒體或巨型柱與一道或多道大梁組成，具有良好的抗震性能，是目前國內建筑結構發展的一個重要方向。巨型框架要采用模擬施工過程的設計方法，在未形成巨型結構之前應合理地解決臨時支撐和保證足夠的抗側剛度；巨型梁以下幾層范圍內的柱內存在拉應力，應按受拉構件進行設計。

（2）斜柱轉換式可以較好地發揮混凝土的受壓性能，形成更多更好利用的建筑空間。斜柱轉換中會產生較大的水平荷載，在實際工程中可以結合建筑物的平面布置，通過加設圈梁或拉梁，使其以最短的路徑相互平衡，轉換斜柱盡可能通過較多的樓層，以減小其在上下樓層產生的水平力，使轉換層設計更加方便。

2.高層建筑轉換層結構的設計原則

（1）布置轉換層上下主體豎向結構時，注意使盡可能多的上部豎向結構能向下落地連續貫通，尤其框架核心筒結構中核心筒應上下貫通.

（2）弱化上部，強化下部，抗震設計時應保證轉換層上、下部主體結構的總剪切剛度比值滿足規范要求。

（3）盡可能減少需結構轉換的豎向構件，直接落地的豎向構件越多，轉換結構越少，轉換層造成的剛度突變就越小，對結構抗震更有利。

（4）優化轉換層結構。選擇具有明確傳力路徑的轉換層結構形式，以便于結構分析設計和保證施工質量。

（5）將轉換結構作為整體結構中一個重要組成部分，采用符合實際受力變形狀態的計算模型進行三維空間整體結構計算分析，必要時可采用有限元方法對轉換結構進行局部補充計算。

3.轉換層結構設計中應注意的問題

3.1與建筑專業相配合

為了滿足建筑的需要，因此高層建筑轉換層結構形式的選擇必須與建筑相互配合。

（1）轉換層的結構形式通常會選擇一些能和建筑物的外觀相適應的結構形式，轉換層結構形式不但要具備很好的外觀，同時在性能上也要能夠滿足建筑正常使用的需要。

（2）轉換層結構一定要可以有效的幫助建筑實現其功能，在實際的施工中，很多工程都將設備層當做是轉換層，這個時候，轉換層當中就必須要有足夠的空間給設備管道，讓其可以在轉換層中通過，如果洞口的尺寸已經超出了一個相對比較合理的范圍，就應該采用空腹或者是實腹桁架來實現轉換層的功能。

3.2轉換層結構剛度的合理選擇

在對轉換層進行設計的過程中，轉換層剛度合理值是一個人們應該關注的問題，當轉換層剛度超過了合理數值的時候，一方面它會引起轉換層上部和下部處在不良的受力狀態當中，而同時在材料的使用量方面也是十分不利的，結構的經濟性能也受到了非常不良的影響，如果轉換層的剛度過小，上部的支架結構和豎向構件和其他豎向結構之間可能會出現非常大的沉降差值，這樣就會導致這一部分的垂直構件和水平構件產生一定的應力，在這樣的情況下就必須要增加配筋的數量。

3.3轉換層下部主體結構的剛度分布

對轉換層結構而言，垂直方向上的剛度發生突變是一個非常重要的問題，但是它也是施工過程中無法避免的問題，為了可以保證轉換層結構的剪力能夠符合建筑運行的要求，在對其進行抗震設計的時候需要加大轉換層豎向構件截面的尺寸，這樣才能不斷的增強混凝土自身的強度等級，也可以增強剪力墻的設置。

3.4逆向轉換

逆向轉換層結構也是一種比較常見的轉換層結構，它和倒置的常規轉換層特殊結構有著非常強的相似性，斜柱轉換和桁架轉換傳力路徑必須是十分清晰的，同時剛度比較小，所以其也比較適合應用逆向轉換層結構，在建筑工程的建設中可以按照工程建設的實際情況對其進行選擇，當建筑的外觀和設置上是上疏下密的結構，下部柱網中會因為各個柱子之間承受的荷載存在著非常大的差異而使得結構之間出現非常明顯的位移現象，在下部結構當中也會產生非常大的次應力。所以在施工中為了有效的避免因此而產生的結構隱患，可以在結構網發生變化的位置設置一定的轉換層，這樣就可以使得下部柱網和柱體之間所承受的荷載處在平衡的狀態。

4.結束語

高層建筑體現一個城市建設的基本特色，承載著城市發展過程的信息。為此，高層建筑的發展也是塑造城市新特色的重要條件。然而如何將現代的高層建筑更好的與城市建筑中的各個因素相應的結合起來，有效地把建筑風格融合到城市的環境中去設計，是每個建設者需要考慮的問題。

【參考文獻】

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