高層建筑結構設計中轉換層結構設計的要點分析

孫夏蘭 同圓設計集團有限公司安徽分公司

隨著我國城市內部建筑群的不斷發展和擴大，就我國城市一般建筑來說，上層面積一般用作住宅和公寓，而下層較大的空間，常常用作商鋪進行對外出售。如果從使用功能的角度上進行分析，上層建筑由于主要用于住宿，因此，分隔墻體較多，荷載較密集，比下層建筑功能要求多，而下層更傾向于商業等對外建筑，需要更大的空間和少量的墻體。如果按照這種類型對建筑物進行劃分，常常會把上部樓層部分豎向構件（剪力墻、框架柱）設置的密集，下部樓層豎向構件稀疏的結構。這樣的建筑往往導致上下部之間的強度差異過大，因此，在設計和結構布局時，一定要科學規范，在保證建筑物整體結構強度不變的情況下，適應建筑功能需求的前提下，可以設置結構轉換層，形成帶轉換層的建筑結構。從以上信息，我們可得知在高層建筑轉換層之間進行設計施工時，一定要謹慎，嚴格按照實際規劃要求進行設計。

一、高層建筑轉換層的主要結構形式分類

（一）梁式轉換層

在我國高層建筑結構的設計過程當中，最常用的結構形式就是梁式轉換層。在高層建筑當中，如果轉換層中的梁能夠保證較高的高度，那么就可以將本層設置為轉換層，使其上部結構當作正常樓層進行使用；如果由于設備條件的限制，高度不能夠進行增加，則可以將其用作設備層。梁式轉換層的基本意義是，在樓層與樓層之間，進行相應的傾斜和托柱設置，從而對該階段的樓層進行相應的落空，使其能夠分散承重墻的重力。托柱轉換梁在轉換層的托柱位置需要設置正交方向的框架梁或者樓面梁。對于框架-核心筒或者筒中筒結構中，應結合該建筑物的使用功能需求，合理設計加強層的數量，在加強層周邊設置一圈轉換梁。這樣就可以有效地，將建筑物上方的載荷，盡可能到傳遞到下方，保證建筑物整體的穩定性和側向剛度。由于梁式轉換層的傳力途徑明確，十分簡單，因此，該工程在項目上的應用也十分廣泛。

（二）厚板式轉換層

在許多高層建筑當中，由于建筑結構自身的需求，會出現很多錯位的柱網出現。那么在這種情況條件下建筑物就很難使用梁式轉換層。因此遇到這種情況，大多數廠商采用板式轉換層，其厚度，主要根據建筑物當時的實際情況進行確定，局部地區可采用薄板進行，也可以采用空心板進行。我們在進行轉換層參數參考時可以根據彎曲設計值的設計截面進行。建筑物下方的整體結構不會受到較多的影響，并且擋板的厚度較高時，那么就具有較高的結構強度，可以更好地保證建筑物整體的穩定性。但該方法也有其缺點，就是消耗的材料過多，對于建筑物的整體經濟效益較差，在實際建設過程當中所使用的頻率并不多。

（三）桁架式轉換層

桁架式轉換層主要是從梁式轉換層演變而來的。該方法所采用的承重結構，主要是由鋼筋混凝土構建而成，并且在轉換層的上層和下層之間，設置了腹桿。桁架式轉換層整體高度較高因此弦桿的尺寸一般不是很大。桁架式轉換層總的來說，包括腹桁架和空腹桁架兩大類。在進行設計施工過程當中，常常會在特定的地方采用強節點。因此，該地段有十分復雜的受力情況，需要在實際施工過程當中多配合一點鋼筋進行加固處理。該種結構形式的厚度應大于或等于三米以上，如果厚度不符合規定的要求，那么當遇到突發情況或者地震來臨的時候，極有可能對建筑物整體造成巨大的破壞。桁架轉換層相較于厚板轉換層來說，有著更加科學合理的設計，因此，整體結構強度要比后者更高。整體結構也更加容易控制，當遇到突發情況的時候，也不會出現較大的剛度集中。

二、高層建筑轉換層設計施工要點分析

（一）抗震設計

由于高層建筑自身的設計施工特點，導致豎向剛度會產生很大的變化，當受到自然災害的破壞時極易造成嚴重的損害，影響整體建筑的抗震性能。因此，在設計施工過程當中，要注意以下幾個方面①盡量減少豎向構件的轉化數量，要盡可能地多增加，能夠直接落地的，豎向構件的整體數量，只有這樣才可以更好地保證建筑的上部結構和下部結構的側向剛度變化符合規范要求，從而增強建筑物的抗震性能。②為了能夠更好的滿足建筑使用功能并保證整體結構設計得更加合理，在對轉換層進行設計施工時，要根據當時的實際情況及時地進行優化，使他的傳力途徑更加清晰明了。同時在降低轉換層結構加強層強度的前提是要滿足建筑物的安全性和經濟性。

（二）轉換層總體結構設計要點

下部主體強度配置，由于建筑物自身的豎向剛度變化十分復雜。因此，在實際設計過程當中，為了保證整體建筑物的抗震強度，要盡可能地增加豎向的結構截面尺寸，降低軸壓比，從而提升鋼筋混凝土整體的結構強度等級。合理配置剪力墻，設計人員在進行剪力墻的設計時，一定要注意上下傳遞剛度時所造成的影響。可以通過降低上部剛度多少有效地避免剪力墻的設置，同時增加底部的剛度變化，如果條件合理的話，還可以進行落地剪力墻的設計，在進行設計時，我們要保證均勻對稱，嚴禁避免太過集中。轉換層在設計時，加強層的強度一定要科學合理，如果加強層強度設置過大，那么就會導致豎向構件的增多，引起應力集中，同時還會引起嚴重的不良反應。同時布置多個加強層的時候，要沿著豎向從上到下均勻布置。在施工中還應注意采取減小結構豎向溫度變形的措施，結構分析模型時應能反映施工措施的影響。

（三）構件設計

框支柱設計：框支柱在轉換層結構設計中是非常常見的，對建筑物的整體結構強度有著舉足輕重的影響。在設計時轉換柱的截面、配筋要嚴格按照規范要求，并宜直接落在轉換層的主要轉換構件上。實際施工過程當中，由于受到多方面的綜合因素影響，整體的結構強度會出現變形，有些墻體會出現嚴重的裂縫，導致整體的結構功能下降。所以在實際施工過程當中，我們要及時地參考各類文獻和施工標準，確保整體的結構強度都處在一個合理的范圍內。同時我們還可以將框支柱上方的鋼筋向墻體內部縱向延伸，可以有效地增強轉化成時間的連接關系，強化整體建筑物的結構強度。

三、結語

在我國高層建筑不斷發展的今天，轉換層的設計是常見的結構內容之一，也受到越來越多建筑師們的喜愛。轉換層有許多類型，應結合建筑物自身的結構特點來進行科學的選擇，這樣才可以盡可能地改善建筑物的自身結構特點和使用功能。在對建筑物自身受力方面，應充分考慮建筑物自身的實際情況，進行科學計算，對于設計方案可以適當地進行微調，盡可能地提升建筑整體的安全結構強度，從而滿足人們的正常生活需求。