浅析高层建筑混凝土结构转换层设计要点

摘 要 对于带转换层的高层建筑项目而言，转换层设计是非常关键的一项内容，直接影响高层建筑的使用寿命、舒适性。本文首先分析了转换层设计要求与内容，其后详细就不同高层建筑混凝土结构转换层形式及其设计方法进行探讨，最后围绕实例展开具体论述，以期可供参考。

关键词 高层建筑;转换层;形式;设计方法;设计要点

引言

在高层建筑工程中，多数为低层商用、上层住宿，低层商用多为大空间结构，上层住宿则为多墙多柱小空间结构，转换层的主要作用就是对两种结构进行转换处理。想要实现商业与居住服务的完美结合，就必须要对转换层的结构设计工作投入充分的重视，不仅需要对建筑的安全性、抗压、抗震能力有充分的考虑，同样也需要对其设计的特征、合理性、实用性做出深刻考量，才能够确保转换层的结构设计工作更加科学、有效[1]。

1转换层设计概述

转换层设计要基于建筑内部功能进行对应结构的调节，依据结构所在不同楼层对转换层的性能、功能做出要求，使其能承载上方楼层的结构传力、并满足下方楼层结构的受力要求，结合建筑设施、建筑空间等设计要素的了解分析结构需求，结合高层建筑中的结构承载特点进行商业、住宅等多种类型的设计分析。

转换层主要是通过改变建筑传力进行梁、柱等设计的优化，依据构件分布对结构受力进行分析，使其受力能基于合理设计进行受力平衡。

2高层建筑混凝土结构转换层形式与设计方法

下文主要就几种常见的高层建筑混凝土结构转换层形式与设计方法进行分析。

2.1 梁式转换层结构

在转换结构中，梁式转换结构最为常见，上部小柱网框架、剪力墙通过转换梁将重力传至下部竖向构件。此种转换结构主要适用于底层、下部几层是大空间的框支剪力墙、框架结构，可沿着纵向/横向平行布置转换梁，当设计需要时可同时进行纵横向布置，设计与施工均较为简单。

在进行带转换层的高层建筑结构设计时，使用三维空间软件完成整体结构分析后，需对转换层进行局部有限元补充分析，以整体计算得到的结果作为补充分析外荷载。梁式转换层结构的计算分析需关注以下几点问题：①转换层上、下楼层的侧向刚度控制;②框支柱、转换梁水平地震剪力调整;③弹性动力时程分析。

2.2 桁架式转换层结构

桁架转换结构作用与梁式结构一致，当底部大空间的楼层柱距相对较大时，转换梁高度可以达到楼层高度，此时应选用桁架转换结构，其受力明确，但是节点设计相对复杂[2]。

转换桁架是高层建筑关键部分，计算内力调整、构造措施均要从严控制，合理选择桁架矢高、弦杆截面、腹杆布置方式，在体系布置时需注意以下几点：①传力途径是否简明;②是否存在多道防线，合理计算复核控制构件破坏后不利状态，以免重要结构部位出现脆性破坏。

2.3 箱形转换层结构

箱形转换层结構，主要是利用托梁、上下层厚楼板构成，刚度较大，可承托上部剪力墙肢、框架柱，实现结构体系转换、柱网轴线变换。上下层剪力墙与框架柱无法对齐的情况下，箱形转换层结构自重更轻，抗震性能、抗扭能力、变形协调能力均较好。但是根据实际设计情况来看，与梁式、衍架转换结构相比，双层楼板所致的刚度突变较为严重，且箱形结构容易形成封闭空间，施工时需留设模板进出洞口，存在一定的难度[3]。

3实例探析高层建筑混凝土结构转换层设计要点

3.1 工程概况

本项目为高层建筑，地上25层、地下1层，平面基本左右对称，总建筑面积14542.6m2。此建筑底层为商铺、上部为普通住宅，总体高度74.35m，剪力墙—部分框支剪力墙结构体系，转换层位于2层楼面，结合工程特点采用高1800mm的箱形转换结构。

3.2 箱形转换层设计要点

本工程箱形转换层设计采取如下措施：①优化结构平面布置，控制楼层竖向构件最大水平位移、层间位移不大于该楼层平均值1.4倍，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比≤0.85。②转换层竖向构件布置，确保上下结构贯通，建筑物四周、中部荷载较大位置，减少转换;避免多级转换，无法避免时采用转换主次梁转换，适当加强转换次梁且双向交叉布置，确保上部剪力墙受力均匀。③上部结构门窗洞口尽可能处在转换结构中部;墙体端部、洞口边设暗柱、端柱，适当加强配筋。④严格控制转换梁剪压比，适当增大转换梁截面宽度，改善受力性能。通过有限元计算可得，转换梁大部分区域存在轴力，并沿着梁长变化，对此上下纵筋至少50%通长，下部纵筋直通柱内，加密转换梁箍筋。⑤本项目转换梁跨高比较小，转换主、次梁沿梁高的方向设20@100水平腹筋，切实增强整体受力性能、平面外刚度。⑥本项目箱形转换结构上、下楼板厚度180mm，内配12@150双层双向筋，配筋率0.42%，三层楼板厚度150mm，配筋12@150双层双向贯通加强。⑦本工程转换层以上南面存在转角窗，设计时需加强边缘构件，同时转角窗部位设暗梁，转角处楼板采取加厚处理，并在两侧设暗柱，增大纵筋、箍筋配筋率。

4结束语

综上所述，转换层结构的合理设计，在高层建筑工程当中属于最为核心、最为关键的内容之一。转换层结构设计时，必须充分掌握其主要特征、设计原则，确保设计更加合理、有效，由此确保建筑物自身具备更强的抗震、抗压能力、刚度、强度以及安全能力，充分发挥整体建筑工程的使用价值。

参考文献

[1] 明宝蕾.建筑转换层的结构设计探讨[J].智能城市，2020，6（9）：227-228.

[2] 王铭帅.高层建筑转换层结构设计分析[J].建筑技术开发，2020，47

（4）：1-2.

[3] 樊松.关于建筑转换层结构设计方案的研究[J].智能城市，2019，5

（24）：24-25.

作者简介

李果（1990-），男，湖南长沙人;学历：本科，职称：工程师;现就职单位：湖南省第六工程有限公司，研究方向：混凝土结构设计。