高層建筑結構轉換層的結構設計研究

秦啟寧QIN Qi-ning

（安徽匯華工程科技股份有限公司，馬鞍山 243000）

0 引言

高層建筑是城市中的重要建筑類型，在進行高層建筑建設時，需要結合高層建筑的基本情況，采取適宜的高層建筑設計方式，并注意設計的合理性，使得建筑結構合理選擇，從而保證高層建筑結構可靠性，而高層建筑結構設計中，轉換層的結構設計，會給高層建筑帶來很大的影響，如果轉換層的結構設計不合理，就會嚴重影響高層建筑的安全性和服務性。基于此，本文結合高層建筑的基本情況，對高層建筑結構設轉換層結構設計進行研究，分析具體轉換層結構設計中的底部大空間設計，研究樓板結構的設計，闡述框支梁的設計等，從而滿足高層建筑建設的基本需求，確保設計的可行性，全面推動高層建筑的服務能力提升，降低安全隱患。

1 高層建筑結構轉換層的結構設計闡述

1.1 概述

高層建筑在實際的建設中，需要結合建筑工程的基本需求，合理的對建筑結構進行控制，從而使得高層建筑在后續的服務中，保持較好的服務能力，降低高層建筑的相應問題，全面提升高層建筑的功能與安全。而在高層建筑結構設計中，需要合理的展開轉換層結構設計，因為轉換層是用于建筑空間布置的相應方法，因為高層建筑的目的是減少建筑空間占用，確保建筑內部空間的最大化多利用。所以在建筑結構設計中，可以對轉換層進行設計，并發揮轉換層的作用，從而滿足建筑的服務能力。在建筑結構設計中，轉換層結構具備如下的相應功能。

①上層和下層結構這類型轉換層。這種情況，一般是用于剪力墻結構和框架剪力墻結構，使用這種情況，會使得建筑上部的剪力墻結構轉化為下部的框架，然后以這部分為基礎，實現對自由空間的創造，使得建筑空間出現嚴格符合實際需求的建筑結構，從而使得建筑結構滿足建筑工程基本需求，全面提升建筑工程服務能力。

②上部、下層的柱網、軸線改變。這一過程中，轉換層的上、下的結構形式，并沒有發生轉變，但是，通過轉換層，可以使得下層柱的柱距發生變化，使得柱距變得更大，如此一來，就能使得大柱網生成，可以有效用于外框筒的下層形成相對較大的入口，可以提升上、下層柱網和軸線的改變，從而使得柱網能夠更好為建筑工程提供服務，全面提升高層建筑的服務能力。

③實現轉換機構形式和結構軸線的合理布置。這種情況下，使用轉換層，可以為建筑工程提供相應的服務，如此一來，可以有效提升建筑上部樓層剪力墻通層，會變化框架同時，柱網的軸線會與上部樓層的軸線錯開，進而實現上下結構的不對齊布置。

上述功能就是轉換層的相應功能，如此一來，就可以提升高層建筑的功能性和可靠性，所以，為了滿足高層建筑的基本施工需求，需要對高層建筑的基本情況，進行研究，從而確保高層建筑的施工效果，促使高層建筑能夠滿足實際施工的基本需求。針對高層建筑，為了滿足實際施工的需求，需要合理的對轉換層結構進行設計，促使互轉換層的功能可以得到發揮。如表1 所示，為高層建筑轉換層結構的設計需求研究。

表1 高層建筑轉換層結構的設計需求

1.2 結構轉換層常見類型

結合高層建筑的基本情況，需要對高層建筑進行分析，結合轉換層的相應需求，確保轉換層能夠發揮相應的功能，進而提升高層建筑的服務能力。所以，要對轉換層結構進行研究，分析轉換層結構的基本情況，了解轉換層結構的常見類型，如圖1 所示，為常見的轉換層結構形式分析。

圖1 常見的轉換層結構形式

另外，結合圖1 的基本情況，對轉換層結構形式進行進一步研究。

①梁式轉換層。這種轉換層結構，是一種合理的轉換層結構，主要是以上部剪力墻在框支梁上，之后，由框支柱滿足支撐的相應需求。當需要縱向或橫向同時轉換時，就選擇雙向梁的都不值方式。這種布置方式，可以實現傳力直接，效果理想和作用顯著的效果，并且在傳力的過程中，還能清晰地發現傳力的途徑。另外，這種方式，還具有受力性能相對較好的特點，實際的施工中，不會造成很大的施工難度，具有施工簡單的特點，為了滿足施工的需求，通過簡單的計算，就能滿足施工需求。是當前建筑施工中，適用范圍最為廣泛的一種轉換層結構。可以合理地用于底部大空間的框支剪力墻結構體系當中，確保大空間的合理構建，確保大空間對服務能力。

②桁架式轉換層。這種轉換層，同樣是高層建筑施工中，常用的一種轉換層形式，這種轉換層，在實際的應用中，主要是由梁式結構轉換層變化而來的。應用時，這種轉換層，包括混凝土桁架，并以桁架為承重結構。使用這種桁架式轉換層，可以選用鋼桁架，也可以選用鋼筋混凝土桁架，不同類型的桁架，具有不同的效果。而且，桁架式轉換層結構，具有較好的整體性，并且，受力也相對較好。并且，安裝和維護的效果都相對較好，但是，桁架式轉換層在應用中，存在設計難度相對較大不良問題，這一問題干擾了桁架式轉換的合理運用，為了實現對桁架式轉換層的應用，就需要對設計進行合理調整。

③箱式轉換層。這種轉換層，可以在轉換梁截面過大的情況。同時，還要假設一層的樓板無法滿足樓板剛度無限大的假定。結合這一假定的基本情況，還可以形成一個箱形梁，如此一來，就可以提高箱式轉換層的功能和作用，全面提升轉換層的服務能力，從而滿足高層建筑的基本需求，全面提升箱式轉換層的服務能力。同時，這種轉換層具有剛度大、整體受力小工相對較好。但是，實際的應用中，也存在相應的問題，這一問題，主要體現在箱式轉換層的施工難度相對較差，而且，經濟性也相對不好。實際應用時，需要做好結構的合理設計，如此才能滿足施工的基本需求，全面提升箱式轉換層的服務能力。

2 高層建筑結構轉換層結構設計研究

針對高層建筑的基本情況，對高層建筑的結構轉換層結構設計進行研究，發揮結構轉換層的功能合作用，全面提升轉換層的服務能力，確保建工程服務能力。所以，需要合理地進行轉換層的設計，確保設計的合理性，使得結構轉換層的整體功能得到保證。詳細的設計研究如下。

2.1 結構轉換層底部大空間設計

使用轉換層，可以保證建筑的大空間設計，而且，要求合理分配大空間剪力墻水平力的前提現，注意豎向荷載力和水平應力作用的分析，從而使得單片框建立起受力合理，從而使得底部大空間的整體服務能力得到保證，全面的提升轉換成的功能性和可靠性。

2.1.1 剪力墻水平力的合理設置

為了滿足轉換層底部大空間的合理設計，需要對剪力墻水平力的合理設置，如此一來，能夠保證轉換層的功能和可靠性。水平力的設置方式，可以采取三維空間分析的相應轉件，展開相應設計，以軟件為基礎，對構件的具體內力和配筋進行控制，從而使得受力得到合理的設置。另外，結構轉換層的設計中，還要注意剪力墻的內力設置，并且不管是選擇手算的方法，還是選擇計算機計算的方式，都需要機械能相應的修正，斗毆需要對剪力墻內力進行控制，選擇計算機計算的方法啊，可以將計算結果作為內力值，并進行相應的設計，如果選擇手酸的方式，就需要對剪力墻承擔相應剪力，這樣就會使得設計出現相應的問題。

①在實際設計中，還要將相應內容進行研究，包括剪力墻的水平應力分配情況，具體的分配時，可以參考如下公式進行計算，從而得到：

上述公式中，Vwj可以用于描述剪力墻結構中的被平分的剪力大小。而EIraj是用于描述底部大空間剪力墻的剛度大小情況，至于是用于描述的底部大空間中的各片剪力墻結構的剛度和大小，其中V 是用于描述樓層的剪力大小情況。

通過上述設計方式，可以使得建筑工程能夠滿足實際施工的基本續期，從而使得底部大空間的設計效果能夠得到全面提升，進一步提升建筑結構的可靠性和服務能力。

②這部分設計完成后，還要對大空間各片的剪力墻水平應力進行計算，通過合理計算方式，使得剪力墻結構的功能性和可靠性得到發揮，全面提升建筑工程服務能力。

2.1.2 單片框剪力墻受力的研究

為了發揮設計的效果，要對單片框剪力墻受力進行研究，先注意豎向荷載的影響，實現對框支剪力墻受力的分析，促使這部分能夠得到合理控制，全面提升大空間的設計質量。這部分的分析，后，再展開的單片框架剪力墻的合理施工，確保施工的服務能力。

之后，再進行水平應力的作用下框支剪力墻結構的分析，這部分會給施工帶來影響，所以，需要做好框支剪力墻的受力分析，主要對墻體線性分布豎向應力的研究，再對豎向應力集中，并根據實際情況，做好剪力墻的應力分布情況研究，從而使得單片框建立起受力情況，得到合理的控制。

2.2 高層建筑結構轉換層樓板結構的設計

樓板結構是高層建筑施工的基礎部分，為了滿足實際施工需求，要注意高層建筑結構轉換層樓板結構設計的控制，先對樓板截面尺寸進行設計，具體的設計中，可以按照公式：

按照上述公式的基本情況，可以得到Ff是用于描述轉換層樓板截面尺寸的基本情況，而bf則是用于描述轉換層的樓板寬度，tf是用于描述轉換層樓板的厚度，如果咋沒有考慮地震的作用的前提下，可以采取

按照上述公式的基本情況，可以得到Vf是用于描述轉換層承受的剪力，在截面面積中對地震最用進行了研究，得到Ff=bftf≥γREVf/fe。

上述內容中，可以得到γRE可以用于代表樓板承載力的抗震調整系數，從而使得設計滿足實際施工需求，而且，可以取值為0.85，同時，厚度需要控制到≥200mm，還要采等級在C30 以上的混凝土澆筑板，從而使得整體的施工質量得到全面提升。

為了實現進一步分析，還要對樓板配筋構造界面面積進行研究，具體研究中，可以按照如下公式進行繼續計算。

上述公式中，γRE為樓板承載力的抗震調整系數，同時這個數是固定值，可以用0.85 描述，同時，按照公式，能夠繼續計算，并將配筋的總配筋量為0.25%，直徑在φ8 以上，配筋之間的距離要≤200mm。

2.3 高層建筑結構轉換層框支梁的設計

這部分的設計，與上述內容相似，需要先進行框支架的截面尺寸設計，從而使得結構符合實際的工程的需求，要求，截面應考慮靠枕設計，同時，還要注意對豎向荷載的控制，并選擇C30 以上的混凝土。

之后，再進行框支梁的縱向鋼筋受拉承載力，并按照：

其中，公式中，G 是用于描述框支梁的所有縱向鋼筋的豎向荷載，如此一來，能夠滿足設計的基本需求，確保框支梁跨度合理，確保施工的整體質量。

2.4 結構設計原則和設計要點內容

轉換層豎向力的傳遞不連續，上下層易產生剛度突變。應結合建筑布置及功能合理布置轉換構件，使轉換構件受力直接，明確。避免梁轉換梁多級轉換，盡可能多的布置落地剪力墻，強化轉換層下部側向剛度，使轉換層上下剛度接近，滿足《高規》附錄E 的要求。應控制框支框架承擔的地震傾覆力矩，不應小于結構總地震傾覆力矩的50%，框支柱承受的水平地震剪力標準值也滿足《高規》10.2.17條的相關要求，對薄弱層也須按《高規》進行調整。轉換層落地和不落地豎向構件豎向變形差較大，造成轉換層上部結構在恒載作用下變矩、剪力突變，轉換層構件也易產生剪力突變，所以應采用多種結構力學軟件對轉換結構進行對比分析，對轉換構件補充分析。

2.5 轉換層結構尺寸設計

為了滿足轉換層的設計需求，需要在設計期間，做好轉換層尺寸的控制。首先，轉換層的尺寸要與建筑工程本身相呼應，這樣一來，才可以使得保證轉換層的功能和作用。從而全面發揮轉換層的功能和作用。以某一工程為例，展開轉換層的相應研究，該工程由3 棟高層塔樓主宰和地下車庫，商場構成的裙樓建筑，地上部分為23 層，地下部分為地下1 層，建筑總高度為80m，建筑面積為71046.6m2，為了滿足工程的需求，本工程引入轉換層結構，實際設計中，本工程的轉換梁梁高度設計為500mm、600mm、700mm、1000mm、1200mm、1500mm、1600mm。 幾種，通過上述幾種梁的設計，使得梁的整體提賦能能力得到保證，而且，梁寬從300～600mm 不等，跨度最大為6600mm～7800mm，其中，鋼筋轉換層梁縱向主鋼筋的直徑為8mm、20mm、25mm、28mm，屬于III 級鋼筋，其中，所有鋼筋中，屬直徑為25mm 的鋼筋利用最多，另外，箍筋的直徑包8mm、10mm、12mm，其中使用最多的為12mm。框架支梁選取6mm 的肢箍，間距為100mm，另外，實際的施工中，使用的混凝土等級為C50。經過上述設計，本工程在實際的施工階段，確保了轉換層結構尺寸在的合理，滿足本工程的基本需求，全面提升轉換層結構的服務能力，促使工程的順利建設。

3 結束語

本文幾何實際情況，對高層建筑結構轉換層結構設計進行研究，明確轉換層結構的基本情況，對患者層結構的基本情況，進行分析，了解結轉換層結構的基本情況，并針對轉換層結構，采取適宜的轉換層結構設計方式，確保轉換層的相應功能，能夠滿足高層建筑的應用需求。最終提升高層建筑工程的服務能力。