帶結構轉換層的高層建筑結構設計

馬堃　王冉

摘? ? 要：新時期背景下，人們對住房設計提出了新的要求，這將使得建筑企業應根據建筑的實際情況和用途，采用現代化的方式進行結構轉換層的設計。因此，設計人員應充分掌握結構轉換層方面知識，并且與實際要求相結合，在符合設計規范的基礎上做出科學合理的設計，使建筑物的穩定性得到切實保障。本文對帶結構轉換層的高層建筑結構設計進行了探討。

關鍵詞：結構轉換層;高層建筑;結構設計;措施

1? 前言

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。帶結構轉換層的高層建筑比較復雜，因此在進行設計時，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。

2? 結構轉換層的作用和類別

2.1? 作用

高層建筑的商業效益和經濟價值的增高可以通過提高高層建筑的功能性來實現，多功能的高層建筑在建筑物土地面積的利用上實現了最大化，并且可以解決傳統意義上不同類別或功能的建筑物分離的問題，實現建筑用地使用的功能性集中，滿足人們在快速的生活節奏下對商用建筑和民用建筑綜合利用的客觀要求。因此，現代的高層建筑建造非常重視建筑的結構層次多重性和功能用途多樣性，即按照不同的樓層區域將高層建筑內各樓層依據用途進行區分。例如，將首層臨街位置作為商鋪或餐飲娛樂之用，中部設為辦公之用，頂部多為民用住宅或旅館。還原到建筑結構和原理上來說，不同功能的樓層對房屋間數的開設以及實用空間的大小都有不用的要求，在兩種用途樓層區域的銜接樓層處，就需要設計結構轉換層來保證各種類型樓層的正常使用。

2.2? 類別

第一種，板式轉換層。是指結構轉換層的主體為一塊整體澆筑的有一定厚度的規則平板，這種方法主要應用于銜接樓層的上下結構差異很大，無法進行常規協調的情況。而且由于上下結構的復雜性較高，會引起轉換層的受力不均的問題。另外，由于板式轉換層是一塊整體澆筑的平板，在結構靈活性和空間利用率上都存在一定的限制。第二種，梁式轉換層，這種轉換層雖然在結構上相對復雜，但可以解決高層建筑中受力不均勻的問題。同時梁式轉換層能夠比板式轉換層節省出更多有效的建筑空間，在我國的結構轉換層設計中被普遍的認可和使用。

3? 高層建筑帶結構轉換層結構設計

3.1? 模板支撐的選擇設計

首先需要按照建筑物的具體情況選擇合適的結構模板支撐。對于高層建筑而言，帶結構轉換層結構非常復雜，無論是鋼筋分布情況，還是施工的耗材量以及負載情況都非常的繁瑣。因此想要實現帶結構轉換層的高層建筑結構設計，需要按照施工模板支持施工系統，做好應力分布，保證施工建筑物的穩定承載能力，使其能夠支撐整個建筑系統與自身性能。一般情況下，常用的模板支持系統不多，但是在使用的過程中需要結合建筑物自身的特點，選擇最佳的模板支撐設計，從而使建筑物的設計符合施工要求。

3.2? 過渡設計、防震設計

高層建筑帶結構轉換層會受到建筑物上下連接的影響，因此轉換層的結構會比較復雜，并且結構轉換層需要攜帶整個高層建筑物的質量，因此一旦出現設計不達標現象，建筑物的施工會出現抗震能力不足等安全隱患問題。此外，高層建筑帶結構轉換層屬于大跨度結構轉換層，截面積較大，因此選擇最佳的過度轉換層才是設計最佳轉換層面臨的主要問題和難點。近年來，高層建筑結構轉換層包含結構桁架式、板式、梁式、箱形和空腹桁架式等不同的桁架型常用形式。對于大型系統和大跨度梁組件而言，力傳輸方式具備很強的靈活性，因此具有較大的優勢。而梁主要應用在空間剪力墻結構當中，雖然梁具備清晰的優點，但是實際耐用性較差，抗震能力不足。在對高層建筑物的帶結構轉換層進行設計時， 需要結合建筑物的實際情況，選擇最佳的設計方案。

3.3? 轉換層結構的鋼筋設計

對于高層建筑帶結構轉換層的鋼筋設計而言，首先需要合理選擇鋼筋設計方案。梁柱接頭屬于鋼筋比較密集的地方，該區域需要使用較多的鋼筋。在設計高層建筑轉換層時，需要使用大徑梁或者鋼筋量，因此合理安排鋼筋的使用順序對于高層建筑轉換層而言非常重要。在設計結構轉換層之前，需要對整個建筑物的設計具有充分、全面的了解，然后才能夠確定鋼筋的使用順序，同時還需要全面考慮鋼筋之間的關系。當出現轉換板厚度較大或者結構轉換梁高度較大時，需要采取穩定鋼骨架的措施，確保帶結構轉換層設計可以滿足高層建筑物的設計要求。

4? 帶結構轉換層高層建筑結構設計中的優化策略

4.1? 減少轉換層豎向結構剛度的差異性

在對高層建筑的設計過程中，設計人員應該將結構轉換層的剛度差控制在一定的范圍內，并在設計的過程中不斷地對建筑的落地墻的厚度進行有效的增加。與此同時，建筑物的落地構件也應該保證設計均勻，并采取一定的方式來選擇構件的尺寸和大小。在這個過程中，設計人員還應選擇剛度比較大的混凝土材料來作為轉換層，這樣就有效的增強了建筑結構轉換層的抗側力的效能，也能夠對高層建筑的性能進行有效的評估。

4.2? 充分考慮不同層受力狀況對轉換層的影響

在高層建筑當中，不同樓層之間的受力情況是不相同的。所以，在對高層建筑的結構轉換層進行設計的過程中，應該對不同樓層之間的受力情況進行綜合的考慮。設計人員可以將轉換層不同部件之間的應力值進行計算，并結合結構轉換層的應力分布情況，這樣就能夠有效的提高結構轉換層的實際效果。與此同時，轉換層設計人員，還應該掌握高層建筑的特點，并針對建筑的實際情況來對全埋式錨固結構進行設計。

4.3? 合理布設剪力墻，保證轉換層整體結構的合理性

在對帶轉換層高層建筑結構進行設計時需要合理布設剪力墻，在設計轉換層時需要保證剪力墻框架支柱的均勻性，使剪力墻與支柱之間的距離控制在11m 左右范圍內，進而保證轉換層整體結構的穩定性。在設計高層建筑轉換層結構時，需要嚴格按照剪力墻的具體要求進行布設，有效增強地下結構整體的抗壓能力，在設計轉換大梁時需要充分考慮整體結構的受力能力，同時嚴格控制短肢墻的內力，進而達到整體結構穩定的效果。

4.4? 注重空間的計算分析

轉換層作為建筑結構的重要組成部分，對空間整體進行計算分析時，應該采用合適的計算模型，保證和實際受力情況相符合。在必要情況下，為了彌補轉換結構的不足，可以采用有限元分析法，以保證良好的受力性能。施工設計上，考慮到支撐方案的重要性，通過對比鋼管排架支撐、鋼桁架兩種方案的優缺點，一般認為前者費用低、工期短、而且拆裝方便，因此作為首選支撐方案。

4.5? 做好設計協調工作

在建筑的豎向結構上，如果上下樓層差異明顯，或者豎向柱的軸線發生錯位，此時就需要對轉換層進行協調，針對以上情況應該選用板式結構的轉換層。斜柱轉換之間會形成水平荷載力，而且力度較大，應該根據建筑現場的實際情況，來架設圈梁或者拉梁，最好通過最小路徑達到平衡的目標。除此之外，為了減少上下樓層之間的壓力差，可以在多個樓層共同架設轉換斜柱。

綜上所述，高層建筑轉換結構在設計過程中需要考慮多方面的影響，同時也要把材料因素和施工的因素考慮在內，只有這樣才能更好促進我國高層建筑的發展。

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