高层建筑结构转换层的结构设计研究

秦啟宁QIN Qi-ning

（安徽汇华工程科技股份有限公司，马鞍山 243000）

0 引言

高层建筑是城市中的重要建筑类型，在进行高层建筑建设时，需要结合高层建筑的基本情况，采取适宜的高层建筑设计方式，并注意设计的合理性，使得建筑结构合理选择，从而保证高层建筑结构可靠性，而高层建筑结构设计中，转换层的结构设计，会给高层建筑带来很大的影响，如果转换层的结构设计不合理，就会严重影响高层建筑的安全性和服务性。基于此，本文结合高层建筑的基本情况，对高层建筑结构设转换层结构设计进行研究，分析具体转换层结构设计中的底部大空间设计，研究楼板结构的设计，阐述框支梁的设计等，从而满足高层建筑建设的基本需求，确保设计的可行性，全面推动高层建筑的服务能力提升，降低安全隐患。

1 高层建筑结构转换层的结构设计阐述

1.1 概述

高层建筑在实际的建设中，需要结合建筑工程的基本需求，合理的对建筑结构进行控制，从而使得高层建筑在后续的服务中，保持较好的服务能力，降低高层建筑的相应问题，全面提升高层建筑的功能与安全。而在高层建筑结构设计中，需要合理的展开转换层结构设计，因为转换层是用于建筑空间布置的相应方法，因为高层建筑的目的是减少建筑空间占用，确保建筑内部空间的最大化多利用。所以在建筑结构设计中，可以对转换层进行设计，并发挥转换层的作用，从而满足建筑的服务能力。在建筑结构设计中，转换层结构具备如下的相应功能。

①上层和下层结构这类型转换层。这种情况，一般是用于剪力墙结构和框架剪力墙结构，使用这种情况，会使得建筑上部的剪力墙结构转化为下部的框架，然后以这部分为基础，实现对自由空间的创造，使得建筑空间出现严格符合实际需求的建筑结构，从而使得建筑结构满足建筑工程基本需求，全面提升建筑工程服务能力。

②上部、下层的柱网、轴线改变。这一过程中，转换层的上、下的结构形式，并没有发生转变，但是，通过转换层，可以使得下层柱的柱距发生变化，使得柱距变得更大，如此一来，就能使得大柱网生成，可以有效用于外框筒的下层形成相对较大的入口，可以提升上、下层柱网和轴线的改变，从而使得柱网能够更好为建筑工程提供服务，全面提升高层建筑的服务能力。

③实现转换机构形式和结构轴线的合理布置。这种情况下，使用转换层，可以为建筑工程提供相应的服务，如此一来，可以有效提升建筑上部楼层剪力墙通层，会变化框架同时，柱网的轴线会与上部楼层的轴线错开，进而实现上下结构的不对齐布置。

上述功能就是转换层的相应功能，如此一来，就可以提升高层建筑的功能性和可靠性，所以，为了满足高层建筑的基本施工需求，需要对高层建筑的基本情况，进行研究，从而确保高层建筑的施工效果，促使高层建筑能够满足实际施工的基本需求。针对高层建筑，为了满足实际施工的需求，需要合理的对转换层结构进行设计，促使互转换层的功能可以得到发挥。如表1 所示，为高层建筑转换层结构的设计需求研究。

表1 高层建筑转换层结构的设计需求

1.2 结构转换层常见类型

结合高层建筑的基本情况，需要对高层建筑进行分析，结合转换层的相应需求，确保转换层能够发挥相应的功能，进而提升高层建筑的服务能力。所以，要对转换层结构进行研究，分析转换层结构的基本情况，了解转换层结构的常见类型，如图1 所示，为常见的转换层结构形式分析。

图1 常见的转换层结构形式

另外，结合图1 的基本情况，对转换层结构形式进行进一步研究。

①梁式转换层。这种转换层结构，是一种合理的转换层结构，主要是以上部剪力墙在框支梁上，之后，由框支柱满足支撑的相应需求。当需要纵向或横向同时转换时，就选择双向梁的都不值方式。这种布置方式，可以实现传力直接，效果理想和作用显著的效果，并且在传力的过程中，还能清晰地发现传力的途径。另外，这种方式，还具有受力性能相对较好的特点，实际的施工中，不会造成很大的施工难度，具有施工简单的特点，为了满足施工的需求，通过简单的计算，就能满足施工需求。是当前建筑施工中，适用范围最为广泛的一种转换层结构。可以合理地用于底部大空间的框支剪力墙结构体系当中，确保大空间的合理构建，确保大空间对服务能力。

②桁架式转换层。这种转换层，同样是高层建筑施工中，常用的一种转换层形式，这种转换层，在实际的应用中，主要是由梁式结构转换层变化而来的。应用时，这种转换层，包括混凝土桁架，并以桁架为承重结构。使用这种桁架式转换层，可以选用钢桁架，也可以选用钢筋混凝土桁架，不同类型的桁架，具有不同的效果。而且，桁架式转换层结构，具有较好的整体性，并且，受力也相对较好。并且，安装和维护的效果都相对较好，但是，桁架式转换层在应用中，存在设计难度相对较大不良问题，这一问题干扰了桁架式转换的合理运用，为了实现对桁架式转换层的应用，就需要对设计进行合理调整。

③箱式转换层。这种转换层，可以在转换梁截面过大的情况。同时，还要假设一层的楼板无法满足楼板刚度无限大的假定。结合这一假定的基本情况，还可以形成一个箱形梁，如此一来，就可以提高箱式转换层的功能和作用，全面提升转换层的服务能力，从而满足高层建筑的基本需求，全面提升箱式转换层的服务能力。同时，这种转换层具有刚度大、整体受力小工相对较好。但是，实际的应用中，也存在相应的问题，这一问题，主要体现在箱式转换层的施工难度相对较差，而且，经济性也相对不好。实际应用时，需要做好结构的合理设计，如此才能满足施工的基本需求，全面提升箱式转换层的服务能力。

2 高层建筑结构转换层结构设计研究

针对高层建筑的基本情况，对高层建筑的结构转换层结构设计进行研究，发挥结构转换层的功能合作用，全面提升转换层的服务能力，确保建工程服务能力。所以，需要合理地进行转换层的设计，确保设计的合理性，使得结构转换层的整体功能得到保证。详细的设计研究如下。

2.1 结构转换层底部大空间设计

使用转换层，可以保证建筑的大空间设计，而且，要求合理分配大空间剪力墙水平力的前提现，注意竖向荷载力和水平应力作用的分析，从而使得单片框建立起受力合理，从而使得底部大空间的整体服务能力得到保证，全面的提升转换成的功能性和可靠性。

2.1.1 剪力墙水平力的合理设置

为了满足转换层底部大空间的合理设计，需要对剪力墙水平力的合理设置，如此一来，能够保证转换层的功能和可靠性。水平力的设置方式，可以采取三维空间分析的相应转件，展开相应设计，以软件为基础，对构件的具体内力和配筋进行控制，从而使得受力得到合理的设置。另外，结构转换层的设计中，还要注意剪力墙的内力设置，并且不管是选择手算的方法，还是选择计算机计算的方式，都需要机械能相应的修正，斗殴需要对剪力墙内力进行控制，选择计算机计算的方法啊，可以将计算结果作为内力值，并进行相应的设计，如果选择手酸的方式，就需要对剪力墙承担相应剪力，这样就会使得设计出现相应的问题。

①在实际设计中，还要将相应内容进行研究，包括剪力墙的水平应力分配情况，具体的分配时，可以参考如下公式进行计算，从而得到：

上述公式中，Vwj可以用于描述剪力墙结构中的被平分的剪力大小。而EIraj是用于描述底部大空间剪力墙的刚度大小情况，至于是用于描述的底部大空间中的各片剪力墙结构的刚度和大小，其中V 是用于描述楼层的剪力大小情况。

通过上述设计方式，可以使得建筑工程能够满足实际施工的基本续期，从而使得底部大空间的设计效果能够得到全面提升，进一步提升建筑结构的可靠性和服务能力。

②这部分设计完成后，还要对大空间各片的剪力墙水平应力进行计算，通过合理计算方式，使得剪力墙结构的功能性和可靠性得到发挥，全面提升建筑工程服务能力。

2.1.2 单片框剪力墙受力的研究

为了发挥设计的效果，要对单片框剪力墙受力进行研究，先注意竖向荷载的影响，实现对框支剪力墙受力的分析，促使这部分能够得到合理控制，全面提升大空间的设计质量。这部分的分析，后，再展开的单片框架剪力墙的合理施工，确保施工的服务能力。

之后，再进行水平应力的作用下框支剪力墙结构的分析，这部分会给施工带来影响，所以，需要做好框支剪力墙的受力分析，主要对墙体线性分布竖向应力的研究，再对竖向应力集中，并根据实际情况，做好剪力墙的应力分布情况研究，从而使得单片框建立起受力情况，得到合理的控制。

2.2 高层建筑结构转换层楼板结构的设计

楼板结构是高层建筑施工的基础部分，为了满足实际施工需求，要注意高层建筑结构转换层楼板结构设计的控制，先对楼板截面尺寸进行设计，具体的设计中，可以按照公式：

按照上述公式的基本情况，可以得到Ff是用于描述转换层楼板截面尺寸的基本情况，而bf则是用于描述转换层的楼板宽度，tf是用于描述转换层楼板的厚度，如果咋没有考虑地震的作用的前提下，可以采取

按照上述公式的基本情况，可以得到Vf是用于描述转换层承受的剪力，在截面面积中对地震最用进行了研究，得到Ff=bftf≥γREVf/fe。

上述内容中，可以得到γRE可以用于代表楼板承载力的抗震调整系数，从而使得设计满足实际施工需求，而且，可以取值为0.85，同时，厚度需要控制到≥200mm，还要采等级在C30 以上的混凝土浇筑板，从而使得整体的施工质量得到全面提升。

为了实现进一步分析，还要对楼板配筋构造界面面积进行研究，具体研究中，可以按照如下公式进行继续计算。

上述公式中，γRE为楼板承载力的抗震调整系数，同时这个数是固定值，可以用0.85 描述，同时，按照公式，能够继续计算，并将配筋的总配筋量为0.25%，直径在φ8 以上，配筋之间的距离要≤200mm。

2.3 高层建筑结构转换层框支梁的设计

这部分的设计，与上述内容相似，需要先进行框支架的截面尺寸设计，从而使得结构符合实际的工程的需求，要求，截面应考虑靠枕设计，同时，还要注意对竖向荷载的控制，并选择C30 以上的混凝土。

之后，再进行框支梁的纵向钢筋受拉承载力，并按照：

其中，公式中，G 是用于描述框支梁的所有纵向钢筋的竖向荷载，如此一来，能够满足设计的基本需求，确保框支梁跨度合理，确保施工的整体质量。

2.4 结构设计原则和设计要点内容

转换层竖向力的传递不连续，上下层易产生刚度突变。应结合建筑布置及功能合理布置转换构件，使转换构件受力直接，明确。避免梁转换梁多级转换，尽可能多的布置落地剪力墙，强化转换层下部侧向刚度，使转换层上下刚度接近，满足《高规》附录E 的要求。应控制框支框架承担的地震倾覆力矩，不应小于结构总地震倾覆力矩的50%，框支柱承受的水平地震剪力标准值也满足《高规》10.2.17条的相关要求，对薄弱层也须按《高规》进行调整。转换层落地和不落地竖向构件竖向变形差较大，造成转换层上部结构在恒载作用下变矩、剪力突变，转换层构件也易产生剪力突变，所以应采用多种结构力学软件对转换结构进行对比分析，对转换构件补充分析。

2.5 转换层结构尺寸设计

为了满足转换层的设计需求，需要在设计期间，做好转换层尺寸的控制。首先，转换层的尺寸要与建筑工程本身相呼应，这样一来，才可以使得保证转换层的功能和作用。从而全面发挥转换层的功能和作用。以某一工程为例，展开转换层的相应研究，该工程由3 栋高层塔楼主宰和地下车库，商场构成的裙楼建筑，地上部分为23 层，地下部分为地下1 层，建筑总高度为80m，建筑面积为71046.6m2，为了满足工程的需求，本工程引入转换层结构，实际设计中，本工程的转换梁梁高度设计为500mm、600mm、700mm、1000mm、1200mm、1500mm、1600mm。 几种，通过上述几种梁的设计，使得梁的整体提赋能能力得到保证，而且，梁宽从300～600mm 不等，跨度最大为6600mm～7800mm，其中，钢筋转换层梁纵向主钢筋的直径为8mm、20mm、25mm、28mm，属于III 级钢筋，其中，所有钢筋中，属直径为25mm 的钢筋利用最多，另外，箍筋的直径包8mm、10mm、12mm，其中使用最多的为12mm。框架支梁选取6mm 的肢箍，间距为100mm，另外，实际的施工中，使用的混凝土等级为C50。经过上述设计，本工程在实际的施工阶段，确保了转换层结构尺寸在的合理，满足本工程的基本需求，全面提升转换层结构的服务能力，促使工程的顺利建设。

3 结束语

本文几何实际情况，对高层建筑结构转换层结构设计进行研究，明确转换层结构的基本情况，对患者层结构的基本情况，进行分析，了解结转换层结构的基本情况，并针对转换层结构，采取适宜的转换层结构设计方式，确保转换层的相应功能，能够满足高层建筑的应用需求。最终提升高层建筑工程的服务能力。