高層建筑中的轉換層結構設計要點研究

摘? ? 要：在當前城市的建筑中高層建筑的建設越來越廣泛，其功能性強、受力復雜的特點決定了我們在設計時需要對其內部結構進行更加合理的布局。高層建筑在結構方面，為了滿足特定的建筑功能，通常會設計結構轉換層。因此在高層建筑的結構設計中，設計人員必須對結構轉換層設計進行分析，以保證建筑的質量和使用安全。

關鍵詞：高層建筑;轉換層結構設計;要點研究

1? 引言

轉換層是建筑下部結構與上部結構的過渡結構，有連接上下的作用，因此，在實際施工中，施工人員應做好轉換層施工，以確保其施工質量滿足轉換層結構功能需求。建筑的每層平面使用功能并非完全相同，存在某樓層的上部、下部采用不同的結構類型的情況，建筑在該樓層進行結構上的轉換，我們稱此樓層為轉換層。例如，很多高層建筑選擇底層商用，上層住宿的設置方案。底層商用建筑的空間需求大，這就需要在建筑結構過渡時進行結構形式的轉換處理，即設置轉換層。轉換層的結構形式有五種，分別是梁式、空腹桁架式、斜桿桁架式、箱形和板式。形式不同，用途亦有所區別。

2? 轉換層設計及作用分析

轉換層設計要基于建筑內部結構進行對應功能的調節，依據不同樓層所在結構位置對轉換層的性能、功能作出要求，使其能實現豎向受力構件的轉換。通過對設施、空間及結構布局的分析，結合高層建筑中的結構承載特點進行商業、住宅等多種類型建筑的設計。對綜合體建筑（商用、住宅等類型）的空間結構進行分析，基于空間跨度和受力影響選定轉換層位置，明確設計標準及設計方法的選擇。轉換層主要是通過改善建筑整體受力進行梁、柱等內容的優化，依據構件分布對結構形式及類型體系進行分析，結合建筑自身所要傳達的內容特點，使其作用能基于合理設計進行荷載條件平衡。明確轉換層的荷載狀況進行受力情況分析，保障合理使用的基礎壽命及內應力強度調整，針對結構設計應考慮的方法特點進行靈活分析，保障建筑的受力平衡及設計效果進行安全控制，依據剛度、強度等性能需求對轉換層所用材料、技術提出要求。

3? 高層建筑轉換層結構形式

高層建筑轉換層結構形式較多，常見的轉換層結構形式主要有梁式轉換層、箱式轉換層、板式轉換層、桁架轉換層、斜柱轉換層和巨型框架轉換層，以下筆者就上述轉換層進行簡要闡述。

3.1? 梁式轉換層

梁式轉化層是高層建筑中最為常用的轉換層結構，其載荷傳導直接，同時其結構設計和分析簡便，成本造價較低。梁式轉化層結構采用轉換梁作為承載結構，分為托墻和托柱兩種方式，其施工材料可以采用鋼筋混凝土、預應力混凝土和鋼結構。在實際工程中，轉換梁的跨度要綜合考慮上層墻體的層數。轉換梁結構設計與受力性能以及形式有直接關系，托柱式轉換梁的設計可以按照普通截面的配筋計算方式，如果上部的承載部分為上部斜桿框架，應按偏心受拉構件進行設計，而對于托墻式的截面設計，需考慮其縱向鋼筋的分布狀況，對開洞較多的墻體，也可以采用深梁截面設計方法進行設計。

3.2? 箱式轉換層

箱式轉換層結構主要由單向托梁及雙向托梁構成。在結構設計中為了加強上下層結合的效果，需做好混凝土澆筑施工。箱式轉換層在結構剛度和整體性上優勢十分明顯。

3.3? 板式轉換層

板式轉換層結構是在厚板轉換下形成的一種轉換層結構。在結構設計中，為發揮板式轉換層的功能，需考慮建筑的抗剪能力、抗彎能力和抗沖切能力，并以此為基礎明確轉換板的厚度。轉換板的厚度多為2m～2.8cm，但下部結構設計中也會產生較多的材料消耗，施工難度較大。為此，在采用板式轉換層結構時需綜合考慮多種影響因素，以提升高層建筑結構設計的水平。

3.4? 桁架轉換層

桁架式轉換層是對梁式轉換層的擴展，其整個轉換層結構采用鋼筋混凝土的桁架組成，桁架的上下弦桿作為上下樓面結構層，中間設置腹桿。這種轉換層結構設計的整體性較好，受力狀況更加穩定，同時轉換層的自身重量較小，具有良好的抗震性能。但是桁架式轉換層對施工技術提出一定的要求，尤其是對“強斜腹桿，強節點”關鍵技術點的控制。

3.5? 斜柱轉換層

應用斜柱轉換層結構時，水平荷載的水平較高，設計人員要以建筑平面布置為基礎對其予以全面考察，高度關注結構設計的科學性。另外為有效控制水平荷載，也可采用拉梁或圈梁維持受力平衡，高度利用結構空間。轉換斜柱通常需穿過多個樓層，以減輕上下層結構水平作用力的負面作用。

4? 轉換層結構施工設計分析

4.1? 鋼筋施工

轉換構件下的施工需要隊混凝土、水泥等材料進行強度控制，依據框架配箍率進行鋼筋穩定性設計，結合施工過程中的澆筑環節進行鋼筋的固定、支撐等方面的工作，采取較為適宜的操作來滿足構架搭建方面的要求。明確框支框架內進行鋼筋的長度、數量等方面材料控制，結合安裝過程防治定位鋼筋變形的措施，要基于結構支撐位移情況對鋼筋的綁扎進行控制，針對受力情況進行標準條件下施工組織設計，針對結構中的變形、裂縫等常見現象進行受力隱患的查找。依據設計工序進行預留位置的梁體控制，結合施工組織設計對綁扎鋼筋進行精準標記。

4.2? 混凝土施工

轉換層中的混凝土用量要結合質量因素進行施工設計，明確高層中的穩固結構需要使用的混凝土用量，依據工程的結構空間進行體積、自重等方面的控制，結合施工過程中的模板使用對系統作用進行調節。在系統設計中將支撐結構與使用框架按照質控制量要求，結合混凝土結構容易出現裂縫、孔洞等問題進行振搗工作的設計，依據結構中的模板、鋼筋等內容條件進行工序設計。對混凝土荷載作用下的結構強度進行混凝土配合比的設計，依據轉換層高度進行施工工具、流程設計等方面的分析控制。

4.3? 轉換層裂縫的控制

轉換層作為承載上部結構中數量較多的樓層荷載的結構構件，工程人員需要在施工中針對結構強度及性能需求，將影響結構性能的裂縫現象進行重要放置，了解裂縫的出現對高層設計完整性的不利影響，對設計中的模板、系統等內容進行相應的施工控制。模板的設計需要根據設計圖進行尺寸、軸線的控制，依據空間跨度進行模板支撐的技術保障，結合施工中的支撐點設定進的模板效果保護，依據系統組成及其重要作用進行流程監控，確保支撐體系內的數據應用及防治措施基于設計進行管理。明確設計中對材料應用比例和用量要求，使埋件位置的設計能基于裂縫控制的前提，保障結構設計中的設備安裝及隱患防治等工作能順利開展。

4.4? 溫度控制

混凝土表面不宜散熱太快，否則會造成內外溫差較大，影響混凝土的完整性。在轉換梁底模及側模外部鋪設兩層塑料薄膜，塑料薄膜與模板一起作為保溫層，減慢整個轉換層的散熱速度。在轉換層混凝土平面上選擇9個固定的檢測點，將傳感器置于檢測點?；炷翜囟壬仙A段，每隔2小時進行一次溫度測量，溫度下降階段，每隔4h進行一次測量，后期每隔6～8小時進行一次溫度測量。一般情況下，轉換層中心位置的最高溫度為70.6℃，板面最高溫度為50.2℃，底板最高溫度為52.4℃，內外溫差保持25℃范圍內。

5? 結語

高層建筑中轉換層結構是建筑物中關鍵的一環，因此要求設計人員對結構設計要從工程實際、建筑空間分布、建筑結構受力、承載力分布以及抗震情況等多個方面進行考慮，重視結構的選型和平立面的的規則性，優先選用抗震和抗風性能良好的體系，從而提高轉換層的承載能力，剛度和延性，并保證整體結構的安全性。

參考文獻：

[1] 常晉.高層建筑梁及板式轉換層的結構設計研究[J].山西建筑，2019（9）：42～44.

作者簡介：

薛金山（1986—）男，民族：漢，籍貫：遼寧省大連市，大學本科，中級工程師，土木工程結構設計方向，郵編：116021。