試論帶結構轉換層的高層建筑結構設計

文/ 方運進 貴陽建筑勘察設計有限公司 貴州貴陽 550081

高層建筑在其實際設計過程中，經常使用的結構為底層公共娛樂場所，上層民用住宅，在上層的建筑空間設計中，可以通過多層墻體應用，從而來全面的將上層建筑的層結構進行整合設計，這樣在保障上層建筑結構設計的同時，還能滿足底層建筑結構的應用需求。因此在實際高層建筑設計中，要運用到轉換層設計，在轉換層的設計輔助下，實現對高層建筑的建筑層體結構分割。

1、轉換層結構的特點

1.1　抗震、抗風

對于高層建筑而言，轉換層設計時，下部樓層對空間要求較大，剛度會出現突變現象，所以上部樓層剛度較小，設計時需要盡可能的降低轉換層上下樓層承載力與結構抗側剛度的變化，從而確保滿足抗震、抗風等設計要求。

1.2　經濟指標

針對抗剪與抗沖切方面進行考慮，轉換板厚度較大，這樣會增加一定重量，使得下部垂直構建需要具備較大的承載力；此外，建筑物本層混凝土用量很多，轉換梁截面高度一般選擇1.6～4.0m，但是當跨度較小或者承托的層數較少時，可將轉換梁截面高度設置為0.9～1.4m，當跨度、承托以及承托的層數較大時，或者構件條件比較特殊時，需要根據實際情況計算梁截面高度。

2、高層建筑轉換層結構的種類

對于高層建筑而言，轉換組件一般會布置在建設中列，周圍轉換形式主梁，板塊和空腹桁架類型、梁和盒子，對高層建筑擴張室內面積提供大型網管功能。傳統的小間距剪力墻結構，最適合住宅和酒店的裝修，而購物中心等空間更大的房建則需要利用轉換層轉換傳統剪力墻框架， 從而增加建筑物的空間。一般情況下有廂式轉換層結構、厚板式結構轉換層結構以及梁式轉換層結構，每一種結構類型在其實際運用的過程中都有其各自的特點。因此在實際建筑層體結構轉換中要根據實際的建筑設計需求，制定專門的建筑結構類型選擇。

3、高層建筑轉換層結構的設計要點

3.1　實現結構層的豎向布置

高層建筑在其實際建筑結構設計中，為了防止剛體結構形變，因此在實際建筑結構設計中，要有針對性的對建筑轉換層的結構布置進行分配。一般情況下在進行高層建筑結構的布置設計中采用的是豎向布置結構。一般情況下運用到的豎向結構布置方法有以下幾種：

（1）在實際建筑結構設計中要與專業建筑協商，這樣才能在建筑協商中增加剪力墻的數目。只有這樣才能使得建筑層結構在其設計過程中在剪力墻的作用下保障整個的建筑結構豎向布置不會受到影響。

（2）在轉換層結構的安排中增加剪力墻的厚度，這樣才能保障整個建筑的支撐不會受到影響，一般情況下將轉換結構下層的剪力墻厚度，可以增加到600mm。

（3）為了減少在實際建筑層體設計中的剛度變化，應該在實際結構布置設計中將建筑下方的剪力墻進行固定，并且在剪力墻的固定上最好不要在其周圍開洞，如果必須要開洞，應該盡量的將洞口減小，這樣才能為建筑的轉換層體結構穩定提供保障。

3.2　實現剪力墻與轉換柱的對稱分布

在建筑的設計階段，對于剪力墻與轉換柱之間的關系一定要仔細的進行研究，以促使在進行建筑結構設計時，這兩者能夠保證分布對稱。想要提升剪力墻與轉換柱之間的效益，就應該在進行高層建筑結構設計的同時對兩者之間的關系進行分布的正確控制，只有很好的控制好剪力墻與轉換柱兩者間的對稱布置，才能夠從根本上實現兩者之間轉角控制效益的提升，從而最大程度的降低立柱可能出現的超筋現象。

3.3　實現轉換層下部結構剛度的強化

為了能夠更好地實現轉換層剛度結構的控制，就需要在整個過程中適當的減弱整體的剛度效果，從而盡可能的保證轉換層上下部之間結構及變形特性的相近性。

4、帶結構轉換層的高層建筑結構設計優化策略

4.1　減少轉換層豎向結構剛度的差異性

轉換層因為其使用的靈活性等特點，被廣泛引用于高層建筑中，轉換層的使用為人們生活帶來了便利的條件，但是在使用轉換層的時候，也存在著一定的問題，其問題指的是，轉換層的豎向結構有一定突變性，這樣的情況嚴重影響著轉換層結構及建筑的安全性。所以要求相應的工作人員在進行轉換層的設計時要注意轉換層的雙向差異性，降低其差異性，將高層建筑中轉換層的剛度的差值盡量控制在規范的范圍內，同時還要有意識的增加墻體的質量及強度，確保高層建筑中局部空間的剛度，增強建筑的質量及安全系數。

4.2　充分考慮不同層受力狀況對于轉換層的影響

因為在高層建筑中的結構轉換層，所受的力相對較復雜，所以在進行高層結構轉換層的設計時，要在設計之前充分考慮到其所能夠受到的力的一些影響因素，并對其進行著重考慮。同時根據相應的模型再次進行設計的補充及優化，不斷對其的受力情況進行計算，同時對結構轉換層周圍的應力值進行精確的計算，在實際的運用中發揮其最大的使用效果，不但如此，為了能夠更好增加高層建筑的穩定性，就要求在高層建筑中進行結構轉換層建筑時，需要設計人員掌握梁跨部位支座正負彎矩速度的變化規律。

4.3　合理布設剪力墻，保證轉換層整體結構的合理性

高層建筑結構轉換層對于剪力墻的合理布設有著一定的要求，主要是為了突出轉換層整體結構的作用。一般在設計轉換層結構時，要求剪力墻的框架支柱必須均勻疏密，并將它與框支柱之間的距離控制在合理的范圍內。框支柱與落地剪力墻的間距應該是根據框支層高度不同而不同。根據高層建筑整體的空間布局，設計方案需要達到工程剪力墻的具體要求，增強地下結構整體的抗壓能力。設計轉換大梁的過程中，需要保證梁體的整體結構能夠承受相關應力的大小，并對短肢墻的內力進行必要地控制。要實現這些目標，設計人員應該采取可靠的技術手段處理轉換梁兩端的結構，保證整個結構的穩定性。

結語：

綜上所述，隨著我國城市化進程的不斷推進，城市人口逐漸增加，土地面積急劇減少， 因此高層建筑逐漸成為了緩解城市土地資源短缺的主要途徑。帶結構轉換層形式比較復雜，因此在對高層建筑結構進行設計時， 需要將高層建筑的施工質量作為前提，深入探討轉換層結構設計要點，并結合高層建筑物的實際特點，合理設計轉換層結構，最終實現建筑設計的快速、穩定發展。

參考文獻：

[1]張林晨.高層建筑轉換層結構設計的探討[J].住宅與房地產,2016,(21):70.

[2]王智星,焦陽.高層建筑轉換層結構設計要點分析[J].資源信息與工程,2016,31(03):159-160.