高层建筑转换层结构设计的解析

1、高层建筑转换层结构设计的解析    【摘 要】随着城市化进程加快，高层建筑在国民经济中占有越来越重要的位置。对于高层建筑而言，通过设置转换层，满足了其在功能方面的需求，发挥着极其重要的作用。因此，结构工程师在设计高层建筑时，必须做好转换层的结构设计。 【关键词】高层建筑；转换层；结构设计 近年来，我国在加快现代化城市建设的同时，为了满足越日渐增长的人口对于房屋建筑源源不断的需求，建筑企业一直致力于高层建筑的建设和发展，且高层建筑正向着大型化、功能复杂化的方向发展。那么，对于高层建筑而言，在进行功能划分时，为了满足建筑在功能方面的需求，必须对结构形式的变化

2、进行过渡，因此，转换层在高层建筑中得到了应用，而且发挥着举足轻重的作用。本文即将围绕高层建筑的转换层，浅谈转换层结构设计的主要内容。 1. 转换层的概念 一般情况下，高层建筑结构底部所承受的力明显大于上部受力。因此，为了保证结构的安全可靠性，往往需要针对底部结构做好设计工作，即设置更多的墙体，并保证有足够的强度和密集的柱网，离顶部越近，那么墙体和柱的数量也会越来越少，致使柱网扩大，最终造成顶部的活动空间与底部结构相比之下，要大得多，那么高层建筑在功能和空间上的需求就无法得到满足。因此，对于高层建筑，必须要突破传统的思想和模式，进行改革创新，而引入转换层结构则不失为一个有效的方法。通过应用转换层

3、结构，实现了结构转换的楼层设计水平在构件上的转换，从而满足了建筑在功能上的需求，保证了结构的安全性。 2. 转换层的设计原则 在高层建筑中，由于设置了转换层结构，因此竖向刚度难免会发生突变，导致建筑的抗震能力显著降低。为了避免这种问题发生，在进行设计时，应当注意以下设计原则：用于结构转换的竖向构件会由于转换层的作用而发生刚度突变的现象，对结构的抗震能力产生极为不利的影响，因此，在设计时，竖向落地的构件应当成为首要选择；在高层建筑的竖直方向上，选择较低的位置作为转换层的设立位置，尽量避免过高的位置；在选择材料时，应当注意材料的材质，保证其在换层结构形式上具有较强的导力，以此对转换层结构进行优化，

4、从而满足结构分析设计的相关需求，工程量也因此而得到有效的保障；为了满足建筑在安全、经济方面的需求，应当尽量选择较小的转换刚度。 3. 高层建筑的转换层结构的主要形式 3.1 梁式转换 从高层建筑的结构来看，往往会采用梁式转换的方式，实现在垂直方向上的转换。梁式转换方式利用转换梁，从上部墙将力直接传递给下部柱，从而满足了建筑的使用功能需求。该转换方式具有易于计算、成本低廉的特点，因此在高层建筑中应用比较广泛。 3.2 箱式转换 箱式转换方式主要是通过单向、双向托梁以及楼板的共同作用而实现的，可以形成箱形转换层，与单层梁板相比之下，其刚度要大许多。 3.3 板式转换 对于板式转换层而言，其上下柱网

5、错开比较多，而且脱离了梁的承托作用，且没有按照一定的规则进行布置。考虑到抗剪和抗冲切，转换层的转换板应当具有足够的厚度。这种转换方式具有下层柱自由活动的特点，但是板式转换层本身自重比较大，而且所使用的材料过于复杂，因此，不利于施工操作。 3.4 斜柱转换 混凝土的压缩性能可以通过斜柱转换形式充分体现出来。通过采用斜柱转换方式，可以起到扩大建筑空间的作用。虽然斜柱转换层在实际的应用过程中，水平荷载会显著增加，然而完全可以通过其它途径来弥补这个缺点。选择建筑平面作为基点，在进行转换层的施工过程中，新设圈梁或者拉梁，保证路径最短，从而保持平衡性。此外，对于斜柱转换层而言，其荷载分担应当引起重视，要保

6、证转换层的安全性，必须将斜柱所承受的荷载进行分析和转换。 3.5 巨型框架转换 巨型框架转换一直是专业人员研究工作的重点，该转换层有很大的发展空间。巨型框架转换层具有很强的抗震功能，它包括竖向筒体或者巨型柱以及一定数量的大梁，即是由多个梁式转换层合并而成。在施工还未开始之前，应当进行模拟实验，预知施工过程中将要发生的情况，从而针对临时支撑情况采用合理的对策予以解决，并保证该转换层具有足够的抗侧刚度。 4. 转换层结构的构件设计 4.1 框支柱 框支柱作为十分重要的一个构件，对于转换层结构的安全性能发挥着不容小觑的作用。在高层建筑实际的工程中，楼板在各种因素的影响作用下发生变形，而且剪力墙也会因

7、此而出现裂缝，大大降低了结构的刚度，使框支柱的剪力明显增加。因此，在结构设计这一阶段，对于提高框支柱剪力存在可能性的部分，应当将其单独列出，然后严格按照相关规范要求，进行针对性的设计。除此之外，对于那些在框支柱上部墙体的纵筋，应当将其伸入上部墙体的内层，从而使转换层的上、下层之间连接更为紧密。此外，对于在墙体范围之外的纵筋，应当采用水平锚入转换层梁板内的方式，从而达到锚固要求。 4.2 框支梁 框支梁作为一种传输枢纽，在上、下层之间具有传输荷载能力的作用，从而为框支剪力墙的抗震性能提供了充足的保证。剪压比的多少直接关系着框支梁的截面尺寸，一般情况下，框支梁截面宽度应当超过其上墙2倍厚度，关于框

8、支梁的高度，则必须进行跨度计算，以跨度六分之一的标准来设计高度。在进行结构设计过程中，由于框支梁的承受荷载较大且比较复杂，因此必须考虑充足的安全储备。对于存在于框支梁的纵筋而言，一般将抗震等级分为二级，因此，其配筋率应当超过0.4%才满足要求。此外，在此基础之上，应当以0.8%为界限，框支梁的配筋率需要超过这个数值，再加上框支梁受力不均匀，因此，必须保证一定数量的腰筋量，以免施工受阻。对于腰筋而言，应当选用8钢筋，控制梁高间距在200mm范围之内。框支梁作为结构抗震性能的关键构件，其受剪很大，因此，在施工过程中，应当严格依据强剪弱弯的原则，如果纵筋数量超过了一定的范围，应当及时采用加强箍筋的措

9、施。 4.3 转换层楼板 在转换层结构中，通过采用楼板可以将框支剪力墙进行分层，即上、下两个部分，且受力情况存在一定的差异。关于上部楼层，以各片剪力墙的等效刚度比例为依据，对外荷载产生的水平力进行分配。而在下部楼层中，框支柱与落地剪力墙相比之下，两者的刚度有所不同，且落地剪力墙所承受的剪力主要来自于水平方向，导致荷载分配不均匀。对于转换层的楼板而言，承担有非常之多的任务，且以上、下楼层的剪力重的分配为主，转换层楼板所承受的力较大，变形幅度也比较大，为了保证转换层楼板能够顺利完成任务，刚度必须足够，并以此作为结构的支撑。 结语 总而言之，随着高层建筑的迅速发展，转换层也得到了广泛地应用。对于高层建筑而言，必须满足结构安全性能、抗震性能等方面的要求，而转换层则能秀好地解决这方面的问题，因此，必须做好转换层的结构设计。在进行结构设计时，基于对各个转换层形式的了解，选择最佳的转换层类型，并严格按照相关规范要求，对转换层楼板、框支梁等比较关键的部位，进行重点设计，使转换层的质量得到保障。 参考文献 1李福顺.浅谈高层建筑梁式转换层结构设计J.建筑知识：学术刊，2012（10）. 2陈林.带转换