带结构转换层的高层建筑结构设计探究

王冉

摘要：本文首先介绍高层建筑中带结构转换层的作用，其次对结构转换层进行分类，然后阐述结构转换层的布置准则，最后提出带结构转换层的高层建筑结构设计对策，希望能够保障高层建筑的安全性和稳定性，延长高层建筑的使用寿命。

关键词：结构转换层;高层建筑;结构设计

经济的快速发展，在一定程度上改变了人们的居住环境。为满足人们对住房的要求，高层建筑使用带结构转换层设计，不仅可以完善高层建筑的功能，而且还可以充分发挥高层建筑的价值。但在实际结构设计过程中，由于受到诸多因素的影响，使得设计质量并未有所保障，存在严重的安全隐患。因此，需要对带结构转换层进行深入了解，寻找具有针对性的管理对策，保障设计质量，减少安全隐患的发生。

1 高层建筑中带结构转换层的作用

高层建筑与普通建筑最大的区别就是，高层建筑中不同楼层之间的受力特点对建筑物安全性能有着非常重要的影响。通常情况下，高层建筑楼中间和下部的楼层受力比较大。另外，每个楼层的受力情况也有一定的差别。所以，设计人员在实际设计中，需要使用能够增加高层建筑下部结构的刚度和桥梁等结构作用效果，保障建筑物的使用寿命和质量[1]。如果楼层增加时，相关设计人员通常都会采用减少墙、柱等结构的数量，从而保障下部支撑能够充分发挥其作用。因此，从高层建筑结构转换层的特殊性来看，实际设计人应要最大化拓宽下层结构空间。另外，设计人需要对水平结构转换构件方式进行設置，从而保障高层建筑空间结构的安全性，这在一定程度上也体现了结构转换层在高层建筑设计的重要意义。

2 结构转换层的分类

根据高层建筑实际用途的不同，相关设计工作人员在设计过程中会采用不同类别的结构转换层，而这些转换层在实际应用过程中会有一定的区别，需要从多个角度分析不同的结构转换层，其主要包含以下几个类型：（1）板式结构转换层。由于高层建筑上下层之间柱网数量较多，所以需要板式结构转换层，保障各层之间能够均匀受力。而板式结构转换层在实际应用中，需要起到抗剪和抗切的作用，可以将厚度控制在2.5米内，同时还应要保障板式结构的灵敏性。但由于自身称重能力较大，需要较多的辅助材料。（2）框架结构的转换层。在高层建筑中应用框架结构的转换层最大的优点就是拥有良好的抗震性，能够达到高层建筑的抗震要求[2]。另外，框架结构是以巨型柱的方式形成的转换结构，对下层的柱体结构要较高的要求。在实际的应用过程中，应要选择支撑能力较高的装置加固在下层框架结构的柱体结构，从而可以使得方案更好地落实，这种结构转换层会成为未来高层建筑结构的发展主流。（3）梁式的转换结构。在高层建筑垂直转换施工中通常会应用梁式的转换结构完成相关操作，这是一种应用最为普遍的转换结构方式，可以使得高层建筑不同层受到均衡的作用力，保障高层建筑的稳定性。在梁式的转换结构中最上层的受力可以以一定的方式传递给最下方的柱。梁式的转换结构的缺点是造价成本较高，并且高度应要控制在0.8米～6.0米之间。

3 结构转换层的布置准则

高层建筑结构转换层在使用过程中，很容易使得建筑竖向刚度出现下沉，从而会使得高层建筑的抗震性受到影响。所以，相关设计工作人员在高层建筑结构转换层布置过程中，应要遵循以下几个准则：（1）根据高层建筑的实际情况，对不同层的受力能力进行深入分析。根据不同结构受力的传导性，选择符合实际的受力结构作为转换层的主要结构。这样做有利于相关工作人员及时找出结构转化层中存在的问题，并提出解决措施[3]。（2）在高层建筑结构转换层垂直方向有着较为严重的刚度剧变问题，使得整个建筑安全性受到影响。所以，相关设计工作人员在布置结构转换层时，根据实际情况有效减少高层建筑的竖向构件，将其设置在楼层最低的位置。另外，相关设计工作人员也应要合理控制转换层的刚度，保障高层建筑的稳定性。

4 带结构转换层的高层建筑结构设计对策

4.1 高层建筑转换层抗震性设计

在高层建筑中，抗震性的高低与高层建筑所在的地质环境有着十分密切的联系，进而在进行工程设计过程时，需要提高产品延伸性设计的重视度。因此，相关设计工作人员在实际抗震设计过程中，应要设置多层防控线，最大化减少地震灾害对房屋造成的影响。如果发生地震，第一道抗震防线有着至关重要的作用，当第一道抗震防线冲破之后，第二道抗震防线会继续发挥抵抗作用，这样在一定程度上会有效减少建筑的坍塌情况。因此，对抗震性的合理设置能够保障带结构转换层的高层建筑的稳定性。除此之外，房屋在地震中出现坍塌可能是负荷量较大而引发的，所以在抗震性设计中也应要提高负荷承载能力的重视度。

4.2 剪力墙设计

一般情况下，剪力墙结构内部应力与建筑高度成正比，即高度越高，应力能力越小。而如果相关设计工作人员想要保障结构转换层和建筑结构的稳定性，这就需要对剪力墙框架支柱结构进行合理的设计[4]。只有保障剪力墙结构设计的合理性，才可以使得结构转换层发挥最大作用。而结构转换层对剪力墙的设计有以下几点要求：（1）应要最大化保障剪力墙、框柱的均衡，框架结构之间的空留位置应要与工程要求相适应，通常会控制在11米左右。（2）对空间结构设计存在差异的高层建筑而言，剪力墙的应力能力设计和抗压标准应要进行合理的改进。因此，在转换梁结构设计中，可以采用三维空间方法，计算梁体结构的实际受力能力，从而使得剪力墙的受力更加符合实际。

4.3 竖向构件刚度设计

在高层建筑中通常会存在很多的竖向构件，并且这些构件存在于建筑的不同结构中。所以，对这些竖向构件的刚度要求也有所不同，这种不同刚度构件的存在应用在结构转换层中也存在一定的稳定性干扰。所以，相关设计工作人员在设计过程中应要减少稳定性干扰，使得结构转换层中的竖向构件刚度具有相同性，从而可以更好地控制刚度变化范围。另外，还应适量加厚落地墙结构的厚度。在高层建筑结构中有很大强度的剪力而言，应要建立专门的承载结构，保障受力在可承受范围内。

4.4 提高结构转换层中受力情况的重视度

相关设计工作人员在对高层建筑结构进行设计过程中，应要对各楼层之间的受力情况有一定的了解，并且对各楼层之间存在的受力差异进行分析，具体而言：（1）在楼层中设置结构转换层时，最为重要的是能够对各楼的关键位置的受力值进行计算，根据计算结果，进行合理的应力分布总结[5]。另外，需要根据各楼层中的应力分布情况，合理配置结构转换层中的钢筋比例，从而保障高层建筑的刚度，为高层建筑结构的安全性提供保障。

5 结语

随着经济的快速发展，城市化进程脚步的加快，城市人口数量的上升，土地面积在逐渐减少。因此，高层建筑成为缓解城市土地资源的重要方式。而带结构转换层形式具有多样化，在对高层建筑结构设计中，应要以保障高层建筑的安全性和稳定性作为基础条件，对转换层设计进行深入分析，并根据高层建筑的实际情况，设置合理的转换层结构，从而使建筑的质量和安全有所保障。

参考文献：

[1]皇甫涛.带结构转换层的高层建筑结构设计初探[J].建材与装饰，2018（21）：82-83.

[2]解雪松.论述带结构转换层的高层建筑结构设计[J].建材与装饰，2017（45）：87-88.

[3]董汉钢，温永坚，唐道伟.解析带结构转换层的高层建筑结构设计[J].低碳世界，2017（28）：174-175.

[4]李松.研究高层建筑结构转换层的结构设计[J].建材与装饰，2017（33）：74-75.

[5]王军星，李红瑞.对高层建筑结构转换层结构设计要点问题的再探讨[J].中国新技术新产品，2014（22）：110.