結構轉換層在高層建筑中的研究與應用

蘆彬

摘要 時代發展與社會的進步支持著我國建筑行業不斷發展，在發展過程中高層建筑的數量越來越多。本文主要對高層建筑中的轉換層的應用展開研究。

關鍵詞 高層建筑;轉換層;應用

引言：在我國高層建筑發展的初期，大多數高層建筑都是單用途設計和建造的，如高層住宅、辦公樓等，通過上下結合各類功能性建筑單元，給人們良好的居住和工作條件，適應現代社會高效、快速生活的需要，集中緊湊的建筑設計，可以實現建筑面積的最大利用;相應的集中緊湊的管理促進了建筑投資和能耗的節約，也促進了土地管理。

一、高層建筑結構的特點

高層建筑水平荷載對施工高度影響很大。水平移動是施工管理的主要目標之一，高度越高。因此，水平荷載（包括由風和地震引起的荷載）所占的比例越大，水平荷載所占的比例就越大。這是決定庫存結構、材料消耗和成本的關鍵因素。這主要是由于快速增長的橫向運動和內部力量，增加了高度。 世界經濟的快速發展，快速增長人口以及城市用地的需求越來越少，城市建設不得不向高空發展。新的設備和技術使人們能夠在更高的水平上生活和工作，這體現在國家或城市的高層建筑技術，以及降低市政建設投資的效益，用垂直交通代替水平交通，減輕城市交通負擔。

二、高層建筑結構轉換形式的設計需要

城市建設的逐步發展，高層建筑的多功能發展是高層建筑的趨勢，由于建筑功能和要求的不同，對建筑結構和位置提出了不同的要求。商業要求、娛樂設施主要位于建筑物的底層，住宅和其他房屋通常位于建筑物的地上方，其覆蓋范圍和群體網絡不應太大，以適應這種結構變化和建筑物的變化。

三、在高層建筑的設計原則

1、親近性原則

考慮到建筑物本身的規模，高層建筑的設計和建造理念離得較遠。在以人為中心的建筑方面，親近性必須是建造高層建筑的基本先決條件，必須充分考慮到人民對高層建筑的需要。現代尺度將視覺感知作為第一，實際上，完全感知的高層建筑的理解，基于人類情感。根據美學要求，尺寸應與大多數的尺度因素相聯系，在相應的細節中，如樓梯，窗戶，陽臺，柱子，裝飾等尺寸。

2、協調性原則

建筑的總面積，包括高層建筑的各部分，如主樓、上層建筑等部門的相對尺寸匹配等，都應考慮在內。重視高層建筑的協調性。

3、實用性原則

這座建筑物具有上層和許多居民的特點。因此，諸如建筑物的穩定性、抗震性、耐火性、各種電氣設備的安裝等實際問題，在建筑設計中應考慮空間位置，對于建筑物的樓梯和總體分類的合理程度，只有依據實用科學的原則，才能使整個高層建筑得到發展效益。

4、環保性原則

在高層建筑的設計和規劃中，也要注意節能環保的應用要素，一方面要優先考慮地域結構的物理和地理環境，如交通便利等，通過節能建筑的設計和設計，合理利用太陽能電池板等先進環保技術，建立高水平的節能體系，一方面創造低成本、能源需求、舒適的居住環境和利用外層空間還應包括節能和環保;占領高層建筑中最合理的建筑空間

5、整體性原則

要注意高層建筑與城市環境的整體性，要注意環境維度的恰當實施，環境維度包括考慮高層所在城市的地理位置、城市規模、街道環境、要求等在建筑的輪廓等方面，必須根據具體的環境份額，建造高層建筑。

四、轉換層的四種主要結構

設計和施工簡單，受力和經濟性清楚使梁式轉換層被用于約80%的高層建筑中當需要同時進行垂直和水平轉移時，通常接受雙向圓形;板式轉換層，當頂墻復雜時，頂墻和底墻要另外拆除，用發射梁的設計很難直接維護，但梁體受力復雜，需要板厚的結構，不受結構網絡的限制。缺點是結構件本身就很重要，結構強度高，材料消耗高，不暴露;箱形轉換層，上下兩層厚度較大且與中梁共同工作的地方，對于上下結構形式的轉換，柱的方形尺寸的延長和軸的位移;桁架式轉換層，當下面的柱子面積較大時，轉換的橫截面也較大，經常達到整個樓層的高度。如果沒有孔，樓蓋不能使用，目前可以采用桁架式轉換層，但結構和施工復雜，特別是節點。

五、轉換層的特點

在轉換結構中最常使用的是梁式轉換層，具有結構合理、受力容易、策劃容易、傳遞能力強等益處。梁式轉換層被廣泛應用于商場及酒店、住宅高層的頂部。當然，他也存在一些問題。由于底部空間較大，傳輸距離非常大，要求梁具有較強的彎曲和折減能力強。這只能通過增加傳輸梁的橫向部分來實現，從而對建筑物的外觀產生一定的影響。另外，當重量增加時，容易形成上下剛度的突變，這對抗震非常不利。

與梁式轉換層相比，桁架式轉換層具有更清晰的受力狀態，應用樓層結構進行管道的轉換施工可以安全進行，但在節點的施工中桁架式轉換層結構的設計和施工比較困難，這在建筑技術中并不常用。高度超過3m的轉換層，應用桁架式轉換結構較為合適。

箱式轉換層的設計是將轉換層的兩層樓加厚后連接到一個實腹桿上。箱式轉換層的面內剛度高，其重量介于厚板和厚板之間。這種結構可以承受網絡上下柱變化較大，建筑布局非常靈活的情況。但缺點是上下柱剛度大，施工難度大，造價高。

板式轉換的優點是結構和網格能夠滿足墻體層的需要。在一個非常復雜的建筑中，厚板的使用會產生很好的效果。厚板轉換的缺陷是一個復雜的荷載，所以很難確定能量的傳遞方式，板本身是有限的，如果是這樣，很難保證建筑物的抗震性能，所以在設計和施工中要慎重選擇這樣。

六、結語

轉換層結構是一種新型的結構形式，它的出現促進了建筑及其結構體系的發展，為科學建設做出了重大貢獻。合理的結構水平和豎向定位，可以構成一個良好的整體抗震體系，保證建筑的安全性和經濟性。

隨著時間的推移，未來高層建筑的結構將越來越復雜，但隨著我們研究和試驗水平的提高，它將能夠及時應對變化，但對動力特性和地震指標的持續研究仍然不足，樓層需要多樣化，結構和結構需要完成。經過不斷的努力，這絕對是設計與施工的完美結合。

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