浅析高层建筑中转换层的作用

1、课程结课论文课程结课论文第页2第页2浅谈高层建筑中转换层的作用摘要：随着人们对建筑功能多样化的需求，以及现代高层建筑的迅速发展，建筑功能的需要也趋向于多样综合化，而建筑结构的布置与建筑功能对空间的要求正好相反，因此必须在结构转换的楼层设置水平转换构件，即转换层结构。转换层结构已成为现代高层建筑结构发展趋向之一。本文从基础概念方面简述了转换层的功能、施工特点、分类，并分析了其设计中应注意的问题。关键词:发展高层建筑转换层结构引言：近年来高层建筑朝着层数多、高度大、功能多和平立面布置复杂、结构体系多样化的方向发展，在同一建筑中，因沿房屋高度建筑功能的变化，上部楼层往往布置小开间的旅馆及住宅；中部楼

2、层布置小开间或中等开间的办公用房；下部楼层则需尽可能大的自由灵活的大空间商店、餐厅及文化娱乐场所等公用设施。此时，结构必须进行“反常规设计”，在上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱，它们之间设置水平转换构件形成转换层结构。从结构受力上分析，由于高层简述结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应该是下部刚度大，墙体多，柱网密，到上部渐渐减少到墙柱的数量，以扩大柱网。这样结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反，因此需要设置转换层从而将上部小开间结构的竖向荷载传递到下部大开间的结构上。由于转换层的上部、下部结构布置或体系有所变化，容易形成下部刚度小，上部刚度大的不利结构

3、，要防止出现下部变形较大的软弱层，也要避免下部承载力不足的薄弱层。一、转换层主要实现以下功能：（一）上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。这种转换层多用于剪力墙和框架一剪力墙结构中，以获得较大的内部自由空间。（二）上、下层结构柱网和轴线的改变转换层上、下的结构形式未改变，通过转换层能使下部结构的柱距扩大，形成大柱网。这种形式常用于外框筒的下层以形成较大的出人口。（三）同时转换上、下层结构类型和柱网上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时，下部柱网与上部剪力墙的轴线错开，形成上、下柱网不对齐的布置。二、转换层结构的施工特点：部分竖向构件在转换层处被打断，使竖向力的传递

4、被迫发生转折，而转换层就是实现转折功能的大型水平构件。带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系，该结构及其支撑系统有自身的特点。（一）结构尺寸大，楼面支撑荷载重带转换层体系内力的改向是通过引发截面内力来实现的，结构内力分布比较复杂，同时为保证上部结构水平剪力顺利传往下部，对转换层楼面水平刚度有严格要求规范一般要求楼板厚度不小于，故一般转换层的结构构件尺寸较大、楼面荷载较重。（二）分层浇筑，利用先浇部分构件承载转换层水平构件高跨比大，截面弯曲时水平纤维相对错动不可忽略，平截面假定不再适用，一般呈现短深梁或厚板的受力特性。采用二次叠浇法进行施工时应对叠和构件进行仔细分析，考虑分层处水平剪

5、力对构件的影响，必要时应与设计单位配合，进行一次设计，确保一次叠浇构件在施工阶段和正常使用状态下的承载能力。（三）结合下部结构，灵活布置支撑系统为减少对结构抗震的不利影响，避免转换结构上下层发生刚度突变和剪力突变，设计不落地支撑系统时可以结合下部结构进行灵活合理的布置。（四）通过下部竖向构件卸荷根据转换层设计时“强化下部、弱化上部”的原则，结构设计加强转换层下部主体结构刚度、弱化上部结构刚度，转换层结构在由地震荷载参加组合的工况下，下部竖向构件轴压比限值有严格的控制，以保课程结课论文课程结课论文第页证结构具有足够的延性这使转换层下部竖向构件在施工阶段比一般竖向构件具备更大的延性和承载力储备，可

6、以利用下部承载力富余的竖向构件作为支撑的传力构件。（五）利用钢骨架或预应力卸荷在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载，极大改善支撑受力性能，这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式。三、转换层的分类：从建筑功能角度看，转换层可提供大的室内空间与出入口；从结构角度看，转换层可实现上下层结构类型、结构轴线中其一或两者同时转换。主要结构形式可分为桁架（包括空腹桁架）、箱型结构、梁式（包括托梁和双向梁格）、厚梁厚板等。（一）桁

7、架转换层桁架式结构的转换层是由梁pnoq1XXXX2式结构转换层变化而来的，整个转换层由多榀桁架组成承重结构，桁架的上下弦杆分别设在转换层的上下楼面的结构层内。对于下部是商场需要大净空面积，上部是住宅为小空间布局的高层建筑，一般要设管道设备层，而根据上下柱网的轴线位置而设置桁架转换层则可巧妙地解决此问题。转换层结构采用转换桁架可以较好地解决通风采光的问题，易满足建筑功能的要求。（二）箱型结构转换层当单向托梁、双向托梁连同上下层较厚的楼板共同工作时，可以形成刚度较大的箱型转换层。箱型转换层在铁路工程中是常见的结构形式，用于房屋结构则很少。箱形转换结构具有较大刚度和承载力。在该层的腹板中可以选择适

8、当位置开设管道和入通行孔洞，以充分利用空间。由于箱形转换层结构完整并且具有较大的刚度，上层的剪力墙结构与箱形转换层相当于一个结构中的两个构件，彼此之间受力关系清楚。（三）梁式转换层衆梁式转换层应用最广泛，它设计和施工都简单，受力明确，一般广泛用于底部大空间剪力墙结构体系中，即是把大部分的剪力墙在一定层次上用框架“抬”起来，一部分剪力墙落地，在底下几层形成大空间的商场，在框架和剪力墙的交界处用一较大截面的托梁来过渡，即结构的转换层就做在框支梁这一层。转换梁可沿纵向或横向平行布置；当需要纵、横向同时转换时，可采用双向梁的布置。梁式转换层不确定的地方在于，当上下轴线不对齐，转换次梁较多时，空间受力较

9、复杂，在转换梁端易于出现裂缝，且转换主梁在水平荷载易产生较大扭矩。由于其质量较大，因而地震反应较大。（四）厚板转换层厚板结构的转换层通常适用于上下层既有结构类型的改变，又有柱网、轴线变化的情况。对于体型复杂的商住楼，特别是多塔楼体系，上部住宅单元剪力墙布置很不规则,而下部商场要求规则大柱网，难以布置转换梁和桁架，采用厚板转换层成为一种较好的选择。整个转换层是一块厚达2.Om3.0m的实心钢筋混凝土承重板。有的厚板转换层在一定部位也设有暗梁，以满足上部结构的变化要求。它特别适用于体型复杂、功能繁多的结构，能够更为灵活的实现建筑物的功能，真正体现高层建筑的优势。四、转换层设计应注意的问题：由于带转

10、换层高层建筑结构设计理论方法还不完善，因此在进行带转换层高层建筑结构的设计时应该注意以下几个问题：第一，转换层下部结构不应成为柔软层，否则房屋在大地震中会倒塌；第二，应使转换层上部结构抗侧刚度接近下部结构抗侧刚度，不发生转换层上、下刚度突变；第三，若底部转换层位置过高，则转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变加剧，落地剪力墙或简体容易出现受弯裂缝，从而使框支柱的内力增大，转换层上部附近的墙体易破坏，对结构抗震不利。结束语：随着人们生活水平的提高与多功能化，高层建筑在日常生活中的地位也愈发的重要，而结构转换层在高层建筑中的应用也愈发的常见。结构层在高层建筑中承上启下，保持结构稳定，起着至关重要的作用，也是在施工过程中的重难点。随着技术的发展，新型材料与