帶轉換層高層建筑結構設計建議

何中亞

（重慶何方城市規劃設計有限公司，重慶 400012）

1 帶轉換層高層建筑結構設計概述

1.1 帶轉換層高層建筑結構設計內涵

眾所周知，高層建筑結構特征特殊其上下兩部分分別存在著不用的受力情況。具體而言即為高層建筑的樓層上部受力相對較小，因此內部結構設計的特點是最大程度地增加柱網的空間，即利用減少對于墻體與柱的使用實現對柱網空間的擴大。而在下部樓層中則是為了達到增加下部樓層剛度的目的，盡可能多地增加下部柱網的密度以及墻體的數量。而這種傳統的設計模式就與高層建筑上下不分工嗯呢該的使用情況存在著不可調和的矛盾。因為在當今市場中，往往會在高層建筑的上部空間安排旅館與住宅等場所，這些場所彼此之間相對獨立，因此需要利用軸線原理進行小開間之間的分隔；而在上部空間中，往往會設計需要最大程度室內空間的商店、餐館和其他文娛設施，這些公共設施需要在設計時減少墻體數量從而滿足其功能的有效施展。

在高層建筑面臨其傳統設計模式與現代功能需求之間的矛盾時，轉換層成為解決起矛盾的有效出路。因為帶轉換層的高層建筑結構設計也分為兩個部分，上半部分為了滿足小開間的設計要求遵循小空間的設計原則，利用較多的墻體進行空間中之間的合理劃分；而下半部分則最大程度上地減少對于墻體的需求，劃出較大空間滿足各種場地設施的需求。在上下兩部分之間進行技術革新即利用水平轉換的形式替代傳統的方式：利用豎向桿件進行直接連接。同時這樣的設計可以有效地控制好上下部分的剛度，合理調配兩者之間的比例增強建筑物的穩定性，進一步可以加強高層建筑面對地震等災害的抗壓能力，對于成本問題也能起到一定的節約作用。

1.2 轉換層的分類及其基本信息介紹

1） 梁氏轉換層。其設計形式是將充分利用框支架，一般情況下是通過框之間自身進行相互支撐。如果遇到縱橫力需進行同時轉換時則采用雙向梁的設計模式。作為在高層建筑轉換層設計中最常見且最受歡迎的一種轉換層模式，它擁有著清晰方便的傳播受力情況、簡單明了的設計模型、可靠有效的工作能力以及方便開展的施工程序等等優點。梁氏轉換層結構主要是墻—梁—柱的模式，而其中承擔大梁轉換功能的結構為上部剪力墻與轉換大梁，上部剪力墻與轉換大梁之間的相對剛度情況以及轉換大梁與下部支撐結構之間相對剛度直接會影響到轉換大梁的受力情況。

2） 箱型轉換層。其設計形式是在轉換梁梁頂與梁底之間設計一層樓板從而形成一個轉換結構即箱型梁。一般情況下，這種轉換層結構在高層建筑中遍布全層，并且環繞著高層建筑四周形成一種“箱子”的模型，箱型轉換層的名字即如此形象得來。該轉換層優點在于能夠在上下豎向的構件之間增加其有效散播壓力，進而確保了高層建筑的整體性。但是其轉換層在現實情況下很少使用，因為其內部設計工作比較復雜且施工難度高。

3） 加厚板厚梁式轉換層。該轉換層的選用具有特定的環境要求，只有當高層建筑上下柱不能夠通過傳統的梁進行支撐的時候，也就是上下柱的軸線不能完美結合的時候，才會選用該模式。加厚板厚梁式轉換層也是優劣并存，其模式與傳統的結構模式不同它不需要正對高層建筑的下層結構且其布置方式相當靈活。但不足的情況也相當多比如其厚板因為過厚而導致重力過大。因此一旦選用這種模式結構就需要仔細考慮高層建筑的受力情況和抗沖切和抗剪。

2 帶轉換層高層建筑結構設計遵循的原則

1） 上下部分的剛度基本統一且擁有一定的強度。建筑者在進行高層建筑結構設計中需要確保其關鍵的轉換層部分擁有穩定且足夠的剛度，合理分配其中的內力情況。尤其是要注重轉換層上下結構的側向剛度比，因為建筑者要有未雨綢繆的意識一開始就該進行抗震設計，上下結構側向剛度之間的比值盡可能地接近1，但其比值也不能夠超過1.3。為了提高高層建筑整體的受力平衡程度需要充分利用結構轉換設計，使得上柱優化其抗側力性能。

2） 合理安排高層建筑轉換層的位置。在進行高層建筑轉換層位置設計時首先就要注意其位置不能夠過高而應該選擇低處，其目的是為了穩定框支剪力墻結構的剛度、內力和傳力途徑，防止因為轉換層位置過低而造成轉換層薄弱，無法達到抗震效果。而框支剪力墻與落地剪力墻的比例也是相當重要的，在抗震設計中對于剪力墻的要求很高具體表現為剪力墻的數目要占很大比列，在所有橫向墻中比值需要高于百分之五十，即使是在非震時也不應該低于百分之三十。

3） 重視高層建筑中的下層結構。雖然高層建筑是一項整體工程需要綜合考慮上下部分，但其中下部分相比較而言更為重要，因為下部分的結構設計可以對高層建筑這一整體的強度剛度起到關鍵性重要，通過加大下層結構豎向構件的截面尺寸、增強材料（如混凝土） 的強度甚至是提高剪力墻的數量來多方面地加強這一部分的剛度。而這些舉措也有一些注意點，如在提高剪力墻數量時應注重對于剛度的均勻分布，使得剛度與質量的中心盡量統一重合，確保整體穩定。

3 結語

帶轉換層高層建筑作為當今建筑業密切關注的課題，需要確保每一個環節的質量，注重整體中重要結構的設計。相信在共同的努力下，建筑業一定能夠探索出帶轉換層高層建筑結構設計的最佳模式。