房屋建筑工程中转换层结构设计的探讨

1、    房屋建筑工程中转换层结构设计的探讨    马敏生摘要：随着时代的进步，人们对生活住房的要求也不断提高，对大多数高层建筑来说，将其主体结构设计为转换层是必须的。为了满足人们对住宅的需求，高层建筑的功能越来越趋向于多样化、复杂化、全面化。在高层建筑中，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。转换层有着复杂的结构，在转换层的施工中，为了保证施工的质量，需要对设计的一些要点加以控制，采取各种措施来保证施工的质量。因此，对高层建筑转换层结构设

2、计要点的研究是刻不容缓的任务。关键词：高层建筑；转换层；结构设计一、引言目前，我国正处于一个不断发展时代，这造就了大规模的高层建筑拔地而起。在建筑工程中，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。因此，在高层建筑转换层结构的设计中，要结合工程的特点和实际情况，通过对建筑全方位的研究、计算和分析，选择合理的转换层结构设计方案，发挥优势，解决问题，才能提高施工的效率。二、高层建筑中转换层结构相关问题概述（一）含义高层建筑结构具有上部楼层受力小而上部楼层受力大的特点，设计人员普遍会提高下

3、部结构的刚度以及墙、梁、柱等的数量，并在楼层逐渐升高的过程中，减少设计中的墙、柱结构应用，继而使建筑形成稳固的结构支撑柱网，这就决定高层建筑的下部结构空间要大于上部结构的空间，此种设计与常规建筑结构设计方案恰好相反，设计人员必须在空间结构转变的楼层加设水平的转换构件，才能保证设计目标的达成，此种结构设计即为高层建筑的转换层。（二）形式目前，高层建筑中转换层的设计，主要采取箱、梁、板、柱、桁架、框架这几种结构形式，各种结构形式在设计中存在着显著的差别，这些差别便是设计者在进行结构设计时，必须遵从的前提与依据。本文下面就对箱、梁、板以及框架几种结构加以分析。1. 梁式转换结构常用于垂直转换施工，它

4、以上部墙到转换梁再到下部柱的途径传递受力，传递路径直接顺畅，便于进行受力计算以及工程分析，高度大致为0.86.0m，造价比较低。箱式结构是在单项和双向的托梁配合的基础上，再与上层和下层楼板共同浇筑而成结构，具有较高的刚度。2. 板式结构板式结构应用于上层和下层之间的柱网过多错开，且不具有规则的结构布置，梁支托难以实施楼层转换，板的厚度约为2.02.8m，需要能够满足抗剪与抗切的要求，且此种结构便于灵活布设，但是它具有较大的自重，需要耗费诸多材料。3. 框架结构框架结构是以巨型柱或者竖向的筒体为大梁而构成的转换结构，具有较高的抗震性能，其下层的柱体结构布设，必须考虑实际拉应力的状况来选择适当的构

5、件，且要在施工之前加设稳固的临时支撑结构，为目前转换层结构主要发展的趋势。4.原则高层建筑中转换层的存在，非常容易造成建筑物在竖向层面的刚度突变，而不利于建筑对震害进行抵抗，所以，设计人员必须充分考虑这一问题，做好对于转换层结构的布设，其布设的原则一是尽量将竖向的构件适当的减少，以降低转换层的刚度突变频率，且尽量将转换层设置于较低的楼层位置，刚度应当适当控制于较小的范围；二是设计人员要充分考虑楼层的结构受力状况，根据其受力传递的途径，选择受力结构适当的形式作为其转换层主要结构，以保证设计人员对于结构的分析及质量的控制。三、高层建筑中转换层结构优化设计策略（一）结合建筑具体设计方案，选择适当结构

6、设计人员在对转换层进行设计时，必须结合该建筑的具体设计方案，来选择适当的梁式、箱式或桁架、框架式的结构，以保证其转换层结构和建筑整体结构之间在设计方面的协调性，尽可能使质量中心贴近于刚度中心。比如，建筑的上层结构与下层结构在柱网错开幅度过大或全部错开时，应当选择梁式的转换层结构，以使上部轴网和下部轴网之间尽可能多的对齐。（二）认真做好落地构件的对称设计设计人员还要认真地做好对于落地构件的對称、均匀设计，并适当提高其强度等级与截面尺寸，以钢筋、混凝土材质为材料，保证转换层以下的抗侧力构件对于抗剪以及抗弯刚度需求的满足。同时，设计人员还要避免建筑竖向结构刚度的过大差异，保证上层与下层二者的转换层结

7、构差值处于1左右，并适当地将落地墙的厚度增加，并缩小洞口的尺寸，或将补偿剪力墙设置在结构中，以使建筑具有适当的空间刚度。（三）认真做好对于各部位构件的局部应力计算设计人员应当通过根据梁跨中部位支座的正弯矩与负弯矩二者减弱的速度规律（前者快后者慢），将下部的钢筋设计为全部深进锚固结构的形式，可以取消弯筋设置，腰筋的直径要保持在16以上，配置间距控制于200mm以内。且，高层建筑的结构转换层不同于其它普通的薄壁杆件，它具有复杂的形状及受力状况，且需要承担相对集中的应力，因此，设计人员必须以整体计算作为基础，认真做好对于各部位构件的局部应力计算，并按照实际的应力分布状况，为转换层结构适当的配筋。（四

8、）尽量做好对于建筑的空间布设高层建筑中的结构与设备的转换层一般位于同一楼层，若楼层高度为2.9m，势必会造成楼层空间的浪费，若楼层高度小于2.2m，又会造成建筑扭转刚度与侧移刚度二者的增加，所以，为了应对建筑竖向刚度的突变，设计者还要尽可能地避免其转换层的过高设置（一般位于6层以下），并且可以适当地将结构与设备的转换层分开设置，前者设置于23 层，而后者设置于45 层。（五）必须要使剪力墙某部分处于直接接地的布设状况设计人员在设计转换层结构时，必须要使剪力墙某部分处于直接接地的布设状况，且框架支柱必须均匀疏密，剪力墙与支柱二者时间的距离适合控制于12m以内。同时，剪力墙应当优先选择大开间的布置

9、形式，并适当地将下部结构的强度提升。在对转换大梁进行设计时，设计人员还要保证梁体在承受框架柱的应力的基础上，必须能够全面地承担短肢墙诱发的内力，为了达到这一目标，以加腋法为转换梁的两端进行处理，以提升其结构的抗剪力性能。（六）设计人员必须要合理设计转换层结构的刚度转换层刚度过大会增加其材料用量，且造成地震反应以及竖向刚度的突变，刚度过小则会诱发部分构件的次应力以及构件之间的沉降差。所以，设计人员要在保证次梁具有合理的截面尺寸的基础上，适当控制主梁刚度，使其主梁刚度切实地达到结构受力的设计要求，以避免次应力的出现。同时，设计人员应当适当地减少上层结构的刚度，取消对剪力墙的设计，并尽量在保证轴压比的前提下，将墙肢剪短，并且适当地增加其下部结构的刚度，合理设置落地足够数量、适当厚度的剪力墙（核心剪力墙厚度控制为400m，其它剪力墙则控制350mm），并且在对各剪力墙进行均匀布设的基础上，尽可能地避免在其墙体上开设小洞。四、结语带转换层的高层建筑是未来房地产事业的一