淺論高層建筑轉換層結構設計要點及措施

摘要：在現代建筑工程中通常采用轉換層來滿足不同用戶的使用需求，這也是高層建筑發展的必然趨勢。文章主要對高層建筑轉換層結構設計要點及措施進行了分析探討。

關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構設計

引言

高層建筑方案常采用上部剪力墻小空間為主、底部大空間商業辦公為主的設計理念，結構上表現為上部為剪力墻結構，下部為框架結構，兩種相異的結構交匯催生了轉換結構的誕生。常見的轉換結構有梁式轉換、大板轉換，其中前者以其輕巧、經濟廣為設計師們采納。

1高層建筑轉換層結構概述

隨著我國現代化經濟和社會的迅猛發展，建筑行業的發展也進入到了一個嶄新的階段之中。同時，相關行業經歷了一個長時間的發展歷程也逐步的成為了當前我國經濟建設的核心力量。按照轉換層結構功能的不同，一般可分為以下三類：建筑上、下部分之間結構類型的轉換，此類建筑上部和下部采用的結構形式不同；建筑上、下部分之間的柱網尺寸不同，這種建筑雖然上下部分的結構類型相同，但通常需要通過轉換層，擴大其下部結構的柱距，以形成大柱網；同時具備轉換結構和擴大軸線尺寸的混合形式。由于轉換層結構構件部件要承受來自上部的巨大豎向荷載，而且其結構構件的數量較為復雜，而為了確保建筑轉換層結構具有較強的剛強度，就必須加強對其的設計。所以就建筑轉換層結構設計來看，其不僅需要考慮的因素較多，而且對設計人員的經驗、專業技術提出了更高的要求，尤其是在建筑結構中設置轉換層，此時順著建筑物高度方向的剛度在均勻性方面就會受到較大的影響，導致力在傳遞土方上出現巨大改變，所以其往往是不規則的豎向結構，所以其不能按照常規的節后進行設計和施工，而這就需要緊密結合豎向不規則的結構類型進行針對性的設計，所以其在建筑結構設計中顯得尤為重要，因而必須引起設計人員的高度重視。

2高層建筑轉換層結構設計要點

2.1梁式轉換層設計

作為在建筑設計中的轉換層結構設計中最為常用的一種結構設計模式，其在高層建筑轉換結構中占到了大約80% 以上的比例，并且具有受力清晰、構建簡單、方便施工的優點。但是在該類型的轉換層設計時，應注意上下結構布置的優化協調，從而確保整個建筑結構的穩定性。比如在進行相對高度較高的結構設計時，剪力墻的內力和剛度以及傳力途徑會發生一定程度的改變，會使之成為較為薄弱的部分層，一定程度上對建筑結構的抗震性能產生了影響。所以在施工設計過程中應盡量減少轉換的構件，多采用非轉換的鋼筋混凝土形式，避免轉換構件的過度集中的情況出現，從而做到豎向剛度的均勻合理，以保證轉換層施工和整體建筑的施工質量。

2.2桁架式轉換層設計

桁架式轉換層主要用于建筑不同功能區域上下部的連接，是由多榀鋼筋混凝土桁架組合而成的一種承重結構。一般情況下桁架的下桿的截面面積較小并且高度較高，所以這一結構形式的施工難度較大且工序較為復雜。在具體施工設計過程中，應對轉換層的內部結構進行綜合分析，并對其受力情況進行分析計算，從而保證設計符合建筑質量要求。

2.3厚板式轉換層設計

厚板式轉換結構雖然具有布置靈活、不需要正對下層結構的優點，但是其在施工設計過程中多需要的材料耗費較大，所以如果在采用厚板式轉換層結構時，應注意對其受力角度的分析，適當的加強其配筋量，同時也可以從抗剪力和抗沖切力的角度出發，減輕其受力程度，對其內力以及配筋量進行合理準確的計算，并從其經濟效益出發對其進行綜合考慮。

3高層建筑轉換層結構設計優化措施

3.1配筋和轉換梁方面

在配筋方面，進行設計時，要牢牢把握支座負彎矩衰減迅速的特點，把鋼筋全部深入并牢固在支座上，規避彎筋的選擇，梁的跨度較小時可以用拉通建筑上層支座負筋。沿梁較高的間距要保持在200mm 以下，直徑要大于16 的腰筋。在轉換梁方面，要對轉換梁內部受力大小情況進行綜合的分析，還要注意對轉換梁與上部的完全共同分析結果進行分析。根據實際的施工證明可以發現，把轉換梁作為深梁的受拉翼緣，能夠取得更佳的效果。

3.2剛度方面

轉換層上下剛度的確保和選擇也是在建筑轉換層結構設計中較為重要的環節，對于剛度的控制一定要合理，保障上下剛度之間的剛度變化波動不會太大。在進行結構設計時，可以很據相關規范，把上下層剛度的變化率控制在1 附近，不能超過2，這樣是最好的設計。另外，為了確保轉換層的上下層剛度，進一步提高空間層的剛度，可以采取對落地墻加厚的措施、把洞口的大小減小或者是加設補償剪力墻，此外，在混凝土方面，采取高強度的混凝土也可以達到這一目的。

3.3空間設計方面

從我國大多數的高層建筑施工設計來看，絕大多數的建筑內部關于轉換層結構的設計都是把轉換層設置在建筑中的2—3層的位置，設備轉換層大致是在較低的4—5 層的位置，這是最為合適的位置。在這個位置，不僅可以對建筑內部空間的利用起到最大化、高效率的利用，而且也確保了上下層有了合理的銜接。如果轉換層的設置和設備轉換層的設置是在同一位置，而且高度也較高的地方，會造成空間的不合理利用，對建筑整體的預期效果起到不利影響；如果轉換層設置的位置較為偏低的話，則會導致側移剛度和扭轉剛度的增加，對于整體建筑的預期效果也是不利的。

3.4建筑轉換層結構抗震設計

為了在抗震設計中確保其安全性，當框支剪力墻的結構轉換層所設置的位置為三層之上時，那么對于剪力墻的底部和框支柱的加強部位，在對其地震等級進行確定時，一般應按照規定將其提高一級。與此同時，由于轉換層屬于薄弱層，所以在對其地震剪力的增大系數時，應為普通增大系數的1.15倍，切勿認為側向剛度滿足要求的樓層不屬于薄弱層。在計算轉換層的轉換構件帶來的水平地震作用時，應將其內力增大，若為8度抗震設計，就應考慮豎向地震作用所帶來的影響。而轉換構件豎向的地震作用的計算，則應采取反應譜方法進行計算，有時也可以采取動力時程分析法進行計算，還可以把將處于重力荷載標準下作用的轉換構件的內力與增大系數的1.1倍相乘得出。由此可見，轉換層結構不僅受力復雜，而且抗震性較差，所以必須在抗震設計中切實加強對其的提升，若建筑的抗震設計為9度，那么其就不適合設置轉換層。所以應緊密結合設防的烈度以及結構和構件的類型，以及建筑的高度，針對性的對其抗震等級進行計算，并采取有效的構造措施，才能最大化的確保抗震設計的安全性。

3.5軸壓比與落地剪力墻之間的距離設計

實際的施工工程中不難發現，框支柱在垂直或者是水平荷載的作用下的彎矩和剪力是比較小的，它的力主要是軸壓力，因此，就必須要對軸壓力進行嚴格控制管理。在進行建筑物的抗震性能方面考慮時，在軸壓比方面的要求是要控制在0.6以下。對于落地剪力墻的間距控制方面，應該根據實際的工程需要，選用較厚的樓板，要保障樓板的厚度大于200mm，而且還要加大對樓板的開洞數控制力度，采用雙向雙面鋼筋，在樓板的板角處還要增加斜筋，這樣做的目的就是如果出現地震時，會造成建筑的轉換層剪力改變，增加了自身平面內的壓力，只有確保了落地剪力墻的間距合理，才可以提高建筑的抗震性能。

結語

建筑轉換層結構的設計要點分析是一項綜合而且是具有一定技術性的活動。施工者要從建筑整體性出發，對轉換層結構的設計做綜合全面的分析，把涉及到的各方面因素嚴格控制，合理選擇設置位置，從而確保轉換層結構的功能最大化發揮。

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