帶轉換層的高層建筑結構設計研究

韓雪竹 張俊霞

摘 要：我國城市化建設的進程不斷加快，高層建筑的結構形式也被廣泛應用于中小型城市，但是高層建筑一般是由住宅小開間與商業大開間組成，在豎直方向上具有很大的剛度變化。為了更好地解決剛度變化情況對結構產生的不良影響，這就需要結構轉換層技術，高層建筑轉換層是建筑內部的重要結構，本文對其進行分析，了解了轉換層的作用特點與常見結構，并針對現在高層建筑的常見問題與需求，提出了建筑層設計中遵循實際、保證強度、合理安排等設計方案，希望能為未來建筑轉換層的設計提供參考。

關鍵詞：高層建筑結構；結構設計；轉換層

引言

在現代建筑中，轉換層已經成為了非常常見的結構，在各種高層建筑中被廣泛應用。通過轉換層的加入和利用，使得建筑物能夠更好的承載重量，建筑向更高的方向發展，在建筑用地越來越緊張的現在，對于充分利用建筑用地，發揮建筑物應有的作用具有重要意義。研究轉換層的結構，可以更好的推動建筑行業的發展。

1高層建筑結構轉換層的概述

建筑的實際使用功能在不同施工技術與結構設計方面存在一定的差異，然而現代化建筑的綜合體呈現出多種功能，其需要劃分不同的功能區，保證各功能區域的結構比較科學合理。為保證上述情況順利完成，這就需要在各樓層之間設置結構轉換層。設置結構轉換層時，不同建筑所施工的目的也具有較大差異。轉換層主要是轉換高層建筑的結構形式，如果各樓層之間出現相同的轉換層，則主要完成布置網軸線的變化。另外，結構轉換層還同時具有網軸線布置變化與結構轉換的功能。[2]

2轉換層的作用特點

隨著經濟的發展，現代的建筑越來越向著大型化、復雜化的方向轉變，綜合性的建筑中，不同樓層之間的使用功能和結構性也是各不相同的，這大大提升了建筑的設置建造難度。建筑物的轉換層作為建筑當中的過渡結構設置在建筑物內部，可以對樓層上下各異的結構進行轉換，以此來防止不同結構之間轉變過大導致的結構受力偏差，是大型建筑物重要的安全保障，在現代建筑學理念中占據著不可代替的作用，具體的轉換層結構。轉換層在建筑中起著承上啟下的作用，在整體建筑中承受著極大的負荷，一旦出現問題，整棟建筑都會受到影響。因此在設計轉換層的結構時要結合實際，根據建筑物的自身結構特點來設計轉換層，確保轉換層發揮應有的作用，保證建筑物的使用安全。[3]

3高層建筑結構轉換層的設計原理

從高層建筑的功能上來說，房屋不同的高度所決定的建筑功能也存在明顯的差異。上部的樓層主要是滿足住宅、旅館等要求，中部樓層主要考慮交流場所、辦公場所等要求，下部樓層主要設計為酒店、商場等公共的場地，不同用途的樓層所需的結構形式大有不同。因此，隨著我國社會經濟的不斷發展，上部的結構應該采用剪力墻結構與小開間軸線布置滿足實際需求；中部結構在設計時要具有一定的空間柱網以及大間距的墻體結構，進而滿足商務需求；下部的結構需要采用空間大而深的軸線進行布置，盡量不采用墻體結構，進而滿足公共場所的實際需求。另外，在設計結構布置方面，從高層建筑的實際功能與尺寸進行設計，沿著建筑物的高度傳遞相關的荷載。在結構受力方面，高層建筑下部承受力明顯高于上部承受力，進而設計主體時應該采用變剛度設計，逐漸減少底部結構剛度沿著建筑的剛度，底部采用空間大、結構剛度較小，上部采用空間適中、剛度較大的反常規設計。實現這種結構形式需要在空間變化與剛度的連接處設置水平的轉換構建，這就是轉換層的結構。[1]

4轉換層的設計要點

4.1確保轉換層的強度

轉換層是樓體中承載重量，調整重心的重要保障，轉換層的好壞，可能會影響到整個高層建筑物的質量。由于建筑結構的限制，有時轉換層可能會承受巨大的壓力，想要保證建筑的穩定安全，必須要確保轉換層有足夠的強度。為了確保轉換層的安全，建筑設計規定，轉換層的剛性結構不可以低于其上層結構的70%。為了達到這一標準，可以提高轉換層剪力墻的厚度，保證其穩固。并且，在澆筑的過程中采用比起普通建筑更為優質的混凝土，從材料和設計上保證轉換層的剛度。另外，在進行轉換層的抗震結構設計時，設計人員需要注重框支柱的強度，結合地震等級，應用框支柱的柱頂彎矩進行配筋的設計。與此同時，在進行框支柱的剪力調整時，設計人員需要根據標準進行框支柱的設計，確保其地震剪力滿足標準規范。[4]

4.2合理安排轉換層位置

轉換層是高層建筑物中的受力層，在大型高層建筑中能起到承載壓力、提高建筑物穩定性、安全性和抗震性的作用。但轉換層的安排也是有要求的，要根據建筑的實際情況，分析受力情況，合理安排轉換層的所在位置。越高的建筑物，其自重就越大，且伴隨著建筑物的不斷增高，樓內的結構越來越復雜，因此高層建筑物的受力模式比起小型建筑物更加復雜，建筑物內部的受力也會隨著建筑物高度的變化而變化，何況，大型建筑物可能還會面臨諸如地形、風力等外界因素的影響。因此，到達一定高度的建筑物會比普通建筑物承受更大的壓力、具有更多的變數，在對建筑物進行設計時，就需要更多的考量，合理的安排轉換層的位置也是其中之一。如果轉換層的位置設置的過高，可能會改變轉換層內部的受力狀況，在影響轉換層安全的同時，也影響到了上下層面的剛度和受力方式。自身被受力扭曲的轉換層不僅不能承擔建筑的受力，還會使轉化層反而成為建筑物中的薄弱環節，對建筑物的抗震能力和安全性造成損害，因此，研究建筑物的受力，結合實際情況，正確的安排轉換層的位置，是保證建筑安全的重要方式。[5]

4.3提高二者的整體性

轉換層雖然是不會在樓層中開放的受力承載層，但仍然是高層建筑物的一部分，是不可分割的，因此，在設計中要注意，需要提高轉換層與整個建筑物的整體性，使其融為一體發揮作用。想要提高二者的整體性，首先需要設計人員著眼于轉換層的設計。設計人員在設計轉換層的時候，應仔細了解建筑物設計圖紙，明確建筑物的設計要求，只有了解這些，才能更好的掌控全局，在設計轉換層結構的時候使其與整個建筑物更好的融為一體。注重轉換層與建筑物之間的整體性，可以更加科學的保障建筑物的抗震性與穩定性，還可以延長建筑物的使用壽命。其次，設計人員應該對轉換層的設計方案進行精簡，分析受力，使其更好的符合建筑的整體要求，進行科學的受力分析，明確受力的方向與強度。通過受力的分析，使得二者的質量中心與剛度中心保持一致，更好的承載建筑，防止建筑物出現各種質量問題。

結語

綜上所述，隨著現代建筑的不斷發展，高層建筑中轉換層的作用變得越來越重要，轉換層的結構與設計也越發受到建筑者們的關注。轉換層結構可以有效地轉換重量、保持建筑重心，具有多種形式以應對不同的情況，在設計時，應當按照建筑物的要求設計、保證轉換層強度、合理安排其位置、使轉換層與整個建筑物融為一體，從而使轉換層更好的發揮在建筑中的作用，促進高層建筑物更好的發展。

參考文獻

[1]呼延競飛.帶結構轉換層的高層建筑結構設計[J].中國新技術新產品，2016（10）：116-117.

[2]丁曉.高層建筑轉換層的結構設計[J].中華建設，2013（07）：102-103.

[3]呂鵬，徐剛，劉洪亮.某帶轉換層的高層建筑結構設計[J].建筑結構，2013，43（S1）：1284-1289.

[4]劉慶.帶轉換層的高層結構設計[J].科技創新導報，2012（01）：43+45.

[5]黃瑛.帶轉換層高層結構綜合樓設計[J].鐵道標準設計，2005（01）：79-81.

（作者身份證號碼：1.150424198312130018；

2.410725198504101701）