试论带转换层高层建筑结构设计

肖志亮

湖南省第四工程有限公司设计分公司



试论带转换层高层建筑结构设计

肖志亮

湖南省第四工程有限公司设计分公司

本文对结构转换层的相关内容进行了深入地分析，为高层建筑结构设计的合理性提供了必要的参考依据。

高层建筑；转换层；结构设计

前言

近年来，我国的经济发展越来越快，城市建筑也逐渐向着综合性的方向发展起来。对建筑的设计和施工提出了新的更高的要求，尤其是对转换层的设计施工。“转换层”能够将上下楼的结构体系进行有效的连接，在高层建筑结构中有着至关重要的作用。如何对转换层进行科学合理的设计，是建筑师需要重点考虑的问题。

1 高层建筑中结构转换层的相关内容

1.1 结构转换层的作用

高层建筑与普通建筑的设计有所区别，高层建筑中不同楼层之间的受力特点对于建筑整体安全性有着重要的影响。一般情况下，高层建筑中越往上的楼层受力较小，中间和下部的楼层受力相对较大。同时，每一层的受力情况也存在着一定的区别。因此，设计人员在设计阶段需要采取增强高层建筑下部结构的刚度的措施，保证这类建筑实际使用中的质量可靠性。针对高层建筑结构转换层的特殊性，设计人员在具体的设计过程中需要扩大下层结构的空间。这与常规性建筑的设计思路截然不同。同时，设计人员通过设置水平结构转换构件的方式，保证了高层建筑空间结构的稳定性。这种设计思路体现了结构转换层在高层建筑设计和使用中的重要性。

1.2 结构转换层的主要类型应补充箱式转换桁架转换的内容

1.2.1 厚板式结构转换层

高层建筑上下层之间柱网数量的过多，需要依靠板式结构转换层的作用保证各层之间的受力均匀性。板式结构转换层在实际的应用中需要达到抗剪和抗切的具体要求，它的厚度最大不超过2.8m。同时，板式结构的设置灵活性突出，但自身的重量相对较大，需要大量的辅助材料。

1.2.2 巨型框架结构的转换层

巨型框架结构最大的优势在于它的抗震性能较好，可以达到高层建筑的抗震要求。这种结构主要是以巨型柱的方式所组成的转换结构，实际应用中对于下层的柱体结构要求较高。在具体的施工过程中，需要采取支撑效果较好的装置加固最下层框架结构的柱体结构，达到设计方案的具体要求。这种框架结构在高层建筑转换层应用中取得了良好的效果，将会成为未来高层建筑结构转换层的主要发展趋势。

1.2.3 梁式的转换结构

高层建筑垂直转换施工中需要依靠梁式的转换结构完成相关的操作。这种转换结构较为普遍，它可以传递高层建筑不同层之间的作用力，保证了高层建筑整体结构的稳定性。梁式的转换结构中最上层墙的受力大小可以通过一定的传递路径传到最下方的柱。在实际的应用中，梁式结构的造价成本相对较高，占据了高层建筑结构转换层一定的市场份额。它的高度不宜超过3.0m，最小也在0.8m以上。

1.3 结构转换层的布设原则

高层建筑结构转换层在长期的使用中容易导致整个建筑垂直方向刚度性能的下降，影响着高层建筑的抗震性能。因此，设计人员在高层建筑结构转换层布设的过程中需要遵循一定的原则。这些原则主要包括：（1）结合高层建筑整体的结构状况，充分考虑不同层的受力特性。根据不同结构受力的传递性，需要选取可靠的受力结构作为整个转换层的核心结构。采取这些措施有利于后期项目施工中技术人员及时地分析结构转换层中存在的相关问题，提高了实际问题的处理效率；（2）由于高层建筑结构转换层垂直方向存在着刚度突变的安全隐患，影响着整个建筑的安全性能。因此，设计人员在布设结构转换层的过程中，宜将转换层设置在楼层较低的位置。同时，设计人员也需要将转换层的刚度控制在一定的范围内，保证高层建筑实际的抗震效果。

2 带结构转换层高层建筑设计中需要注意的问题

不同类型的高层建筑在具体的设计过程中需要考虑各种各样的问题，主要是为了保证施工进度不受影响。其中，带结构转换层高层建筑设计中需要注意一些常见的问题。这些问题主要包括：

（1）保证高层建筑较大空间区域内的刚度性能达到行业的参考标准，采取必要的措施将转换层上下结构中的刚度控制在合理的范围内。同时，也需要保证等效侧向刚度的科学性；（2）考虑到外界作用力对框支剪力墙的影响，需要提高剪力墙竖向构件的配筋率；（3）由于结构转换层的位移角对于高层建筑整体的结构有着一定的影响，需要利用可靠的技术手段控制位移角的大小，并保证高层建筑基底的重力荷载达到一定的抗震要求；（4）转换层楼板应加强，板厚最少180mm，转换层相邻层板厚也应加强到最少120mm。

3 带结构转换层高层建筑结构设计中的优化策略

3.1 减少转换层竖向结构刚度的差异性

带结构转换层的高层建筑在实际的使用中转换层的竖向结构存在着刚度突变的问题，影响着结构转换层的安全性能。因此，设计人员在高层建筑结构转换层的设计中应该减少转换层双向结构的差异性，将上下转换层结构刚度的差值控制在合理的范围内，并适当增加落地墙的厚度，将安全系数较大的补偿剪力置于相关的结构中，保证高层建筑的部分结构的空间刚度。同时，由于落地构件对于高层建筑转换层结构也有一定的影响，设计人员需要保证落地构件的设计均匀性，适当增大构件的截面尺寸。选择刚度较大的混凝土材料，提高转换层下方抗侧力的性能，可以达到相关构件的抗弯设计要求。

3.2 充分考虑不同层受力状况对于转换层的影响

高层建筑的结构转换层相对比较特殊，主要在于它在实际的应用中需要考虑不同层的受力状况，尤其是关键部位的应力大小。因此，设计人员在高层建筑结构转换层的设计阶段，需要充分考虑不同层的受力状况，采取先进的技术手段计算出不同部件实际的应力值。根据高层建筑结构转换层周围的应力分布状况，可以在结构转换层中添加一定量的配筋，最大限度地发挥结构转换层实际的作用效果。同时，为了保证高层建筑整体结构的稳定性，需要设计人员掌握梁跨部位支座正负弯矩速度的变化规律，保证腰筋尺寸的合理性。设计人员也可以将梁跨部位下端的钢筋设计为全埋式的锚固结构，消弱弯筋的作用，提高结构转换层的安全性能。

3.3 合理布设剪力墙，保证转换层整体结构的合理性

高层建筑结构转换层对于剪力墙的合理布设有着一定的要求，主要是为了突出转换层整体结构的作用。设计转换大梁的过程中，需要保证梁体的整体结构能够承受相关应力的大小，并对短肢墙的内力进行必要地控制。要实现这些目标，设计人员应该采取可靠的技术手段处理转换梁两端的结构，保证整个结构的稳定性。

4 结束语

总之，带结构转换层的高层建筑的应用越来越普遍，不断的强化带转换层高层建筑结构的设计水平，提升带转换层高层建筑结构的应用性能，是建筑结构设计领域目前急需解决的一个问题，相关部门应该对此进一步的进行研究，提高结构转换层的应用。

［1］沈毅.高层建筑结构转换层设计探讨［J］.中国房地产业；2013（3）.［2］张博.带转换层高层建筑结构设计的探讨［J］.建筑工程技术与设计.2015.

［3］吕鹏，徐刚，刘洪亮.某带转换层的高层建筑结构设计［J］.建筑结构，2013（12）.