带转换层的高层建筑结构设计研究

韩雪竹 张俊霞

摘 要：我国城市化建设的进程不断加快，高层建筑的结构形式也被广泛应用于中小型城市，但是高层建筑一般是由住宅小开间与商业大开间组成，在竖直方向上具有很大的刚度变化。为了更好地解决刚度变化情况对结构产生的不良影响，这就需要结构转换层技术，高层建筑转换层是建筑内部的重要结构，本文对其进行分析，了解了转换层的作用特点与常见结构，并针对现在高层建筑的常见问题与需求，提出了建筑层设计中遵循实际、保证强度、合理安排等设计方案，希望能为未来建筑转换层的设计提供参考。

关键词：高层建筑結构；结构设计；转换层

引言

在现代建筑中，转换层已经成为了非常常见的结构，在各种高层建筑中被广泛应用。通过转换层的加入和利用，使得建筑物能够更好的承载重量，建筑向更高的方向发展，在建筑用地越来越紧张的现在，对于充分利用建筑用地，发挥建筑物应有的作用具有重要意义。研究转换层的结构，可以更好的推动建筑行业的发展。

1高层建筑结构转换层的概述

建筑的实际使用功能在不同施工技术与结构设计方面存在一定的差异，然而现代化建筑的综合体呈现出多种功能，其需要划分不同的功能区，保证各功能区域的结构比较科学合理。为保证上述情况顺利完成，这就需要在各楼层之间设置结构转换层。设置结构转换层时，不同建筑所施工的目的也具有较大差异。转换层主要是转换高层建筑的结构形式，如果各楼层之间出现相同的转换层，则主要完成布置网轴线的变化。另外，结构转换层还同时具有网轴线布置变化与结构转换的功能。[2]

2转换层的作用特点

随着经济的发展，现代的建筑越来越向着大型化、复杂化的方向转变，综合性的建筑中，不同楼层之间的使用功能和结构性也是各不相同的，这大大提升了建筑的设置建造难度。建筑物的转换层作为建筑当中的过渡结构设置在建筑物内部，可以对楼层上下各异的结构进行转换，以此来防止不同结构之间转变过大导致的结构受力偏差，是大型建筑物重要的安全保障，在现代建筑学理念中占据着不可代替的作用，具体的转换层结构。转换层在建筑中起着承上启下的作用，在整体建筑中承受着极大的负荷，一旦出现问题，整栋建筑都会受到影响。因此在设计转换层的结构时要结合实际，根据建筑物的自身结构特点来设计转换层，确保转换层发挥应有的作用，保证建筑物的使用安全。[3]

3高层建筑结构转换层的设计原理

从高层建筑的功能上来说，房屋不同的高度所决定的建筑功能也存在明显的差异。上部的楼层主要是满足住宅、旅馆等要求，中部楼层主要考虑交流场所、办公场所等要求，下部楼层主要设计为酒店、商场等公共的场地，不同用途的楼层所需的结构形式大有不同。因此，随着我国社会经济的不断发展，上部的结构应该采用剪力墙结构与小开间轴线布置满足实际需求；中部结构在设计时要具有一定的空间柱网以及大间距的墙体结构，进而满足商务需求；下部的结构需要采用空间大而深的轴线进行布置，尽量不采用墙体结构，进而满足公共场所的实际需求。另外，在设计结构布置方面，从高层建筑的实际功能与尺寸进行设计，沿着建筑物的高度传递相关的荷载。在结构受力方面，高层建筑下部承受力明显高于上部承受力，进而设计主体时应该采用变刚度设计，逐渐减少底部结构刚度沿着建筑的刚度，底部采用空间大、结构刚度较小，上部采用空间适中、刚度较大的反常规设计。实现这种结构形式需要在空间变化与刚度的连接处设置水平的转换构建，这就是转换层的结构。[1]

4转换层的设计要点

4.1确保转换层的强度

转换层是楼体中承载重量，调整重心的重要保障，转换层的好坏，可能会影响到整个高层建筑物的质量。由于建筑结构的限制，有时转换层可能会承受巨大的压力，想要保证建筑的稳定安全，必须要确保转换层有足够的强度。为了确保转换层的安全，建筑设计规定，转换层的刚性结构不可以低于其上层结构的70%。为了达到这一标准，可以提高转换层剪力墙的厚度，保证其稳固。并且，在浇筑的过程中采用比起普通建筑更为优质的混凝土，从材料和设计上保证转换层的刚度。另外，在进行转换层的抗震结构设计时，设计人员需要注重框支柱的强度，结合地震等级，应用框支柱的柱顶弯矩进行配筋的设计。与此同时，在进行框支柱的剪力调整时，设计人员需要根据标准进行框支柱的设计，确保其地震剪力满足标准规范。[4]

4.2合理安排转换层位置

转换层是高层建筑物中的受力层，在大型高层建筑中能起到承载压力、提高建筑物稳定性、安全性和抗震性的作用。但转换层的安排也是有要求的，要根据建筑的实际情况，分析受力情况，合理安排转换层的所在位置。越高的建筑物，其自重就越大，且伴随着建筑物的不断增高，楼内的结构越来越复杂，因此高层建筑物的受力模式比起小型建筑物更加复杂，建筑物内部的受力也会随着建筑物高度的变化而变化，何况，大型建筑物可能还会面临诸如地形、风力等外界因素的影响。因此，到达一定高度的建筑物会比普通建筑物承受更大的压力、具有更多的变数，在对建筑物进行设计时，就需要更多的考量，合理的安排转换层的位置也是其中之一。如果转换层的位置设置的过高，可能会改变转换层内部的受力状况，在影响转换层安全的同时，也影响到了上下层面的刚度和受力方式。自身被受力扭曲的转换层不仅不能承担建筑的受力，还会使转化层反而成为建筑物中的薄弱环节，对建筑物的抗震能力和安全性造成损害，因此，研究建筑物的受力，结合实际情况，正确的安排转换层的位置，是保证建筑安全的重要方式。[5]

4.3提高二者的整体性

转换层虽然是不会在楼层中开放的受力承载层，但仍然是高层建筑物的一部分，是不可分割的，因此，在设计中要注意，需要提高转换层与整个建筑物的整体性，使其融为一体发挥作用。想要提高二者的整体性，首先需要设计人员着眼于转换层的设计。设计人员在设计转换层的时候，应仔细了解建筑物设计图纸，明确建筑物的设计要求，只有了解这些，才能更好的掌控全局，在设计转换层结构的时候使其与整个建筑物更好的融为一体。注重转换层与建筑物之间的整体性，可以更加科学的保障建筑物的抗震性与稳定性，还可以延长建筑物的使用寿命。其次，设计人员应该对转换层的设计方案进行精简，分析受力，使其更好的符合建筑的整体要求，进行科学的受力分析，明确受力的方向与强度。通过受力的分析，使得二者的质量中心与刚度中心保持一致，更好的承载建筑，防止建筑物出现各种质量问题。

结语

综上所述，随着现代建筑的不断发展，高层建筑中转换层的作用变得越来越重要，转换层的结构与设计也越发受到建筑者们的关注。转换层结构可以有效地转换重量、保持建筑重心，具有多种形式以应对不同的情况，在设计时，应当按照建筑物的要求设计、保证转换层强度、合理安排其位置、使转换层与整个建筑物融为一体，从而使转换层更好的发挥在建筑中的作用，促进高层建筑物更好的发展。

参考文献

[1]呼延竞飞.带结构转换层的高层建筑结构设计[J].中国新技术新产品，2016（10）：116-117.

[2]丁晓.高层建筑转换层的结构设计[J].中华建设，2013（07）：102-103.

[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，2013，43（S1）：1284-1289.

[4]刘庆.带转换层的高层结构设计[J].科技创新导报，2012（01）：43+45.

[5]黄瑛.带转换层高层结构综合楼设计[J].铁道标准设计，2005（01）：79-81.

（作者身份证号码：1.150424198312130018；

2.410725198504101701）