高層建筑轉換層結構設計與施工分析

王旭

摘要：高層建筑是現代城市建筑重要發展趨勢，不僅提高了土地資源利用效率，還滿足了建筑多功能應用需求，但樓層的增高和空間分布對轉換層的設計與施工提出了更高要求。在高層建筑中，轉換層結構發揮著承上啟下的作用，也是建筑核心組成部分，具有跨度大、結構受力復雜等特點，轉換層結構設計與施工質量直接影響整個建筑的安全性與穩定性。文章對高層建筑轉換層結構主要類型進行總結，對高層建筑轉換層結構設計要點及施工技術進行探討，以期為同類型施工提供一定參考。

關鍵詞：高層建筑;轉換層結構;設計要點;施工技術

1 高層建筑轉換層結構設計要點

某工程建筑為綜合性商業建筑，共33層，其中地下2層，地上31層，地上1至3層為商鋪，層高4.5m，第4層為轉換層結構，層高5.7m，選用剪力墻結構，結構體系為部分框支剪力墻結構。主樓抗震設防等級為Ⅵ度，耐火等級1級，建筑場地類別為Ⅱ類，屬于穩定適宜建筑場地。

1.1 總體結構設計

（1）合理配置剪力墻。重視上下剛度傳遞時對剪力墻造成的影響，為避免剛度突變產生的問題，可以通過降低上部剛度，增加下部剛度，避免在上部設置剪力墻的方式，確保整體結構均勻、對稱，避免太過集中或分散;或者可以設置落地剪力墻。

（2）合理配備下部主體剛度。豎向剛度的突變較為復雜，在結構設計中，可以在滿足上下主體結構總剪切度要求的前提下，通過增設剪力墻、增加豎向構件截面尺寸、提升混凝土強度等級等方式實現。

（3）合理選擇轉換層結構剛度。轉換層高度的變化會直接影響結構剛度和性能強度，在結構設計時，要注重轉換層結構剛度的設計，依據整體建筑質量要求分析設計轉換層荷載，并強化薄弱位置設計施工。避免剛度過大，導致豎向結構激增，引發受力情況惡化、成本上升、材料損耗增加等問題，還會引發地震反應;剛度過小，會導致上部豎向構件出現較大沉降差，引發水平構件次應力。

1.2 抗震設計

在高層建筑中，轉換層會引發豎向剛度突變，在遇到地震時容易成為薄弱點，對整個建筑抗震性能產生影響，在設計時，需要注意以下幾點：（1）盡可能選擇高層建筑中豎向位置上較低位置設置轉換層;（2）盡可能減少豎向構件的轉換數量，繼而減少構件的轉換數量，改善建筑抗震性能;（3）盡可能優化轉換層結構，提高施工質量，確保力的傳導清晰明確，并在保障安全和成本的基礎上降低轉換層剛度。該工程轉換層結構采用了框支剪力墻結構，抗震設防等級為Ⅵ度，轉換層位于低4層，屬于高位轉換，第一層到轉換層和轉換層往上2層均為剪力墻底部加強部位，其中框支框架和底部加強位置抗震等級為1，轉換層往上2層抗震等級為2，沒有進行底部加強的剪力墻抗震等級為3，轉換層越好，地震越容易對建筑物造成破壞，因此，本工程中，轉換層大于3層，則剪力墻底部、框支柱的抗震等級應該比轉換層數≤2層的結構高1級。

1.3 轉換層樓板設計

轉換層樓板負責框架剪力墻中上、下剪力的分配，上部和下部的受力存在差異，其中，上部結構在使用過程中產生的變形幅度較大，外部荷載帶來的水平力分配主要依照剪力墻剛度決定。因此，在設計時，需要根據剪力墻的框支框架確定轉換梁、轉換柱的抗震等級，倘若轉換層位置在三層及以上，則需要提高一級抗震等級。

2 高層建筑轉換層結構施工技術

2.1 鋼筋工程施工技術

在鋼筋工程施工中，不僅需要控制水泥、混凝土等材料強度，還要根據框架含筋率精準計算和設計鋼筋穩定性，結合澆筑環節做好鋼筋固定、支撐等施工內容，選擇適宜操作方式搭建構架[5]。在該工程案例中，為確保鋼筋位置設置準確，并確保框支柱鋼筋保護層厚度滿足施工設計要求，施工人員需要沿層高方向設置定位箍，在柱底50mm左右位置設置第一道定位箍，在框支梁梁底設置第三道定位箍，在第一道和第三道之間設置第二道定位箍，并且，按照施工設計圖紙，設置縱筋，確保縱筋外皮和箍筋內表面的重合度。在繪制箍筋位置線時，施工人員需要按照自下而上的順序依次綁扎鋼筋，確保最上和最下一個箍筋與梁底、樓地面間距為50mm左右，嚴格控制主筋、箍筋之間的垂直度，針對筋彎頭，可沿著柱子進行豎向交叉布置，并將綁扣尾彎入至柱中。在轉換梁箍筋施工時，嚴格依據施工設計圖紙確定好箍尺寸后，在進行下料，在定位箍時，可以沿著梁跨方向設置三個，利用焊接固定方式自己進行固定。

2.2 混凝土工程施工技術

轉換層結構設計施工時，需要結合質量、結構空間等選擇適宜混凝土，在該高層建筑施工案例中，轉換層結構中墻體結構梁、板、柱體結構施工時，均采用C50商品混凝土。從原材料選擇看，應用水化熱較低的水泥，添加適量緩凝型泵送劑，確保緩凝土混合料塌落度在160至220mm之間。從混凝土澆筑施工看，需要在施工前依據現場混凝土材料泵送能力、澆筑量和施工工期，科學設計混凝土初凝時間、布料及澆筑施工方案，如在本工程中，為確保澆筑連續性，同時應用2臺混凝土輸送泵，并選擇一次性澆筑施工方案，沿短邊一端平移至另一端，并合理設置后澆帶位置。從混凝土施工看，在澆筑過程中，轉換層結構鋼筋密度較大，為確保混凝土落料順暢，在混凝土澆筑后，選用直徑為50mm和30mm的振搗棒進行振搗處理，在振搗時，注意“快插慢拔”，自下而上進行分層振搗，將每層振搗時間控制在15至20s內，直到混凝土表面水平，不下沉，表面泛灰漿，且不會產生氣泡，可停止振搗。

3 結束語

綜上所述，在高層建筑中應用轉換層結構可以進一步提高建筑的安全性和穩定性。轉換層結構類型較多，主要有梁式轉換層結構、桁架式轉換層結構、厚板式轉換層結構三種，結構形式復雜，需要設計人員依據工程項目建筑要求、施工條件，選擇適宜轉換層結構類型，做好轉換層結構設計工作，并嚴格控制施工技術，如鋼筋工程、混凝土工程，加強鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工藝控制，提升轉換層結構施工質量，滿足高層發展需求，繼而推動建筑行業向好發展。

參考文獻

[1]郭兆偉. 高層建筑梁式轉換層結構設計原理與應用解析[J]. 住宅與房地產， 2018， 522（36）：53.

[2]熊鑫鑫. 高層建筑轉換層結構設計[J]. 建筑工程技術與設計， 2018， （036）：986.