高层建筑中转换层结构设计的应用范文

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摘要：作为高层建筑的重要组成部分，转换层结构的设计质量对于整个建筑的安全与稳定效果有着直接的影响。在高层建筑项目中，转换层结构发挥着承上启下的作用，同时该结构也是建筑的核心组成部分。此外，因为转换层在跨度方面一般较大，因而结构还要具备一定的竖向承载能力。由于结构的受力形式有着复杂性的特点，同时力的传导不直接、不规则，上述问题都需要在结构设计环节进行仔细的研究。本文先对转换层的结构特点与形式进行探讨，并进一步研究其在高层建筑中的应用。

关键词：高层设计；转换层；结构设计

1引言

现阶段，城市中建筑项目的高度逐步增大，因而转换层的设计质量对于高层建筑的整体设计效果有着重要的影响。具体设计工作中，要对建筑项目的具体状况进行全面分析，选取合理的转换结构形式，对关键设计环节进行把控，提高转换层的设计质量。

2转换层的基本概念与功能分析

2.1转换层的基本概念

在开展高层建筑的结构设计工作时，为了能够满足居民对于房屋住所的不同需求，往往需要为建筑项目预留更大的内部空间，同时还要对建筑工程的网柱进行扩大，尽可能降低墙体的数量。但是，对于高层建筑工程而言，其在上层结构中需要开设相对较小的空间。为达到这一目的，就需要设计多层墙体。在进行整个建筑的结构设计工作时，由于建筑内部的竖向杆件不能上下贯通，因而不能满足建筑结构设计的整体效果与功能方面的需求。这一过程中，通过转换层结构的应用能够有效解决上述问题，进而可以满足建筑项目在功能方面的各种需求，通常将这一高层建筑结构称之为转换层结构。

2.2转换层的功能分析

由于功能方面存在较大的差异，因而设计工作中可以将转换层结构细分为3种不同的类型：①上、下层结构转换。对于这一转换形式而言，往往在剪力墙结构中有着相对广泛的应用，此外在框架-剪力墙结构也有着一定的应用。该类转换层能够为建筑内部提供较大的使用空间与面积；②通过对转换层的上、下层的柱网做出优化，同时对结构的轴线做出相应的改变，就能使得建筑的下层结构形成一个大柱网，进而达到结构转换的目的。一般来说，这一类型的转换层主要用在外框筒的下层入口应用较为广泛；③通过对结构的轴线以及形式做出转换，进而达到结构转换目的。

3高层建筑常用的转换层结构形式以及特点研究

3.1梁式转换结构

当前，设计施工过程中作为常见的就是梁式转换结构这一形式。对于该结构而言，通常在垂直转换中用到。在该结构中，力传导的过程中主要借助于上、下部墙以及转换梁等构造。之所以该结构能够得到广泛的应用，主要是由于其传力直接、明确。此外，该结构的应用还能降低工程造价，同时在计算、分析过程中也相对简便。需要注意的是，转换梁的截面高度需要维持在0.8~6m左右。3.2箱式转换结构对于箱式转换结构来说，它的构成主要包含两部分单向托梁以及双向托梁，并且设计中要将托梁与上、下层的楼板进行整体性浇筑，进而使二者形成一个有机整体。此外，箱式转换结构也有着突出的优势，比如的结构的刚度相对较大，并且整体性较为突出。3.3板式转换结构设计工作中要将其做成厚板结构，最终形成板式转换层。设计中由于需要对建筑的抗剪、抗冲切强度进行考虑，因而转换板的厚度相对较大，转换板的厚度往往会控制在2.0~2.8m之间。但是，在进行板式转换层下层柱的设计工作时，可以进行灵活布置，但由于结构自重较大，因而对于材料的消耗量较大，并且施工难度显著增加。

3.4桁架转换结构

一般来说，桁架结构根据形式的不同，可以细分为两种不同的类型：①空腹桁架；②实腹桁架。与梁式转换结构不同点是，这一类型的结构在受力方面更加明确，并且可以提供更大的使用空间。此外，结构的自重相对较小，有着良好的抗震性能。但是，由于该结构有着一定的复杂性，因而设计工作难度较大，尤其在进行节点设计工作时，需要引起设计人员的重点关注。具体设计工作中，要严格遵循“强斜腹杆、强节点”的重要原则。另外，在节点位置处，受力状态较为复杂，并且容易出现剪切脆性破坏等问题。因而，设计时要注重配筋计算。采用这一转换层，还存在着施工不便、桁架转换性能受限等缺点，设计中应根据建筑的具体状况合理选用转换层结构形式。

3.5斜柱转换结构

由于斜柱转换结构应用时会出现较大的水平荷载，因而具体设计工作中要与建筑项目的平面布置设计一同考虑。同时，设计中可以借助圈梁、拉梁，确保受力的平衡。此外，设计中应确保转换斜柱尽可能的穿过较多楼层，这样一来能够降低上下楼层水平力作用的影响，进入提高转换层设计的效果。

3.6巨型框架转换结构

随着结构设计理论的不断完善与大量施工经验积累，框架结构转换层应运而生。目前，巨型框架已经成为了转换层设计的一个重要方向，其主要由两部分组成：竖向筒体、巨型梁。该结构有着优异的抗震性能，并且能够满足超高层建筑对转换层的性能需求。

4高层建筑中转换层结构设计的应用分析

4.1结构设计和布置

设计时，因为竖直方向上的钢筋混凝土构件无法达到上下贯通的效果，因而设计的首要任务就是进行转换构件形式的选择，确保建筑结构有着良好的稳定性能。此外，在竖向构件的布置时也要具体情况具体分析。一般来说，转换层设计中常用到的转换构件主要包含以下几种：①就是转换大梁以及桁架、空腹桁架结构；②由于不同的高层建筑在结构方面存在较大的差异，因而设计工作中要合理应用斜撑、箱形以及厚板结构。设计过程中，如果选用筒体结构作为高层建筑工程的转换形式，那么要确保内筒贯通落地。为确保结构的安全性，往往在设计时要对墙壁结构的厚度进行适当的增加。通过进行上述的改进工作，可以确保筒体结构在刚度和整体性方面满足安全性方面的要求。与筒体结构相同的是，在对框架剪力墙结构进行设计时，也需要按照上述要求进行设计，确保结构贯穿落地，并且要对墙壁做出加厚处理。

4.2模板支撑设计

在进行梁板支撑的选择时，要对建筑结构做出相应的分析。由于高层建筑的转换结构有着较高的复杂性，并且梁柱内部的钢筋分布相对密集，对于混凝土、钢筋的消耗量较大，因而对于模板的承重要求较为严格。通过对转换层的受力状况进行分析之后，可以选择合理的模板支撑系统，确保支撑结构的承载力与自身稳定性能达到设计要求。

4.3过渡设计与防震设计

通过分析可以看出，转换层结构由于受到结构形式以及梁柱构造等因素的影响，其受力状况大多比较复杂。一方面，该结构要能承受整座建筑的总体重量，另一方面还要起到功能转换的重要作用。因而，一旦设计工作不达标，或者转换层设计工作存在不合理的问题，那么将对建筑整体的抗震效果造成严重的威胁。同时，由于转换层需要满足相应的跨度要求，并且在截面上也较大，因而设计工作中要对转换层的合理过渡设计引起重视，这也是转换层设计的一个要点。“强柱弱梁”思想的应用，能够有效岱山高层建筑的抗震效果，这也是近几年来设计人员所常用的设计思想。

4.4钢筋设计

设计工作中，需要重点对钢筋的绑扎次序引起重视，同时还要确保钢筋的制作尺寸能够满足建筑的受力方面都要求。需要注意的是，设计过程中要做好钢筋间的避让，不断提高钢筋穿插的合理性效果。一般来说，由于梁柱节点位置处的钢筋相对密集，在含钢量方面急剧增加。同时，这一位置处的主筋相对较长，一些转换层设计工作中往往会用到工字钢，因而要做好钢筋间的避让设计。此外，在次序的设计过程中，要根据建筑工程的实际状况合理设计钢筋的绑扎顺序，对于钢筋的制作尺寸进行仔细的研究，在确保安全性的前提下，尽可能降低工程造价。

4.5落地剪力墙设计

洞口结构是设计过程中常用到的问题，在进行设计环节中，要对洞口的布置进行严格的把控，一般来说要将洞口设计在墙体的中部位置。此外，设计时还要对落地剪力墙之间的间距进行研究，非抗震状态下间距要控制在36m之内；在进行抗震设计工作中，其间距也要控制在20~24m之间。

5结束语

转换层设计在高层建筑设计中发挥了极其重要的作用，具体设计工作中，首先要对高层建筑的实际情况与抗震等级进行分析，之后再选用合理的结构形式，计算工作中要对多方因素进行整合与分析，有效提高转换层设计工作的合理性，确保整个高层建筑工程的安全稳定效果。

参考文献

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[2]赵海杰.带转换层的高层建筑结构设计与分析概述[J].四川水泥，2015（11）：51-52.

[3]曾曲云.高层建筑转换层结构设计[J].建筑知识，2017（12）：20-21.

作者：霍泳琴 单位：广州南方建筑设计研究院