高层建筑混凝土转换层结构设计原则及实例分析

罗辉

【摘要】转换层在高层建筑结构具有重要重要作用，所以本文结合工程实例，探讨了高层建筑混凝土转换层结构设计原则以及相关要点，以此促进高层建筑转换层结构设计水平不断提高。

【关键词】高层建筑；混凝土；转换层结构；设计原则

随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑逐渐增多，其功能需求也发生了较大的变化，所以为了满足建筑功能需求，因此应在高层建筑中，科学合理的设置转换层，隔开建筑空间，并且充分发挥建筑功能的要求，因此有必要加强高层建筑混凝土结构设计，并遵循一定的原则，以此提高高层建筑混凝土转换层结构设计水平，保证我国高层建筑工程施工质量。所以有必要加强高层建筑混凝土转换层结构设计原则及相关要点进行合理分析。

1、工程概况

某高层建筑工程，总建筑面积为53065.79m2，分为地上和地下两部分，其中地上为23层，建筑面积为37307.59m2，地下为2层，建筑面积为15758.20m2，建筑的总长、宽、高分别为46.10m、35.90m、111.563m。该建筑工程的22层以下和23层层高为分别为4.2m和4.5m，地下室层高分别为4.7m、3.75m，该建筑上部分为办公楼，主要用于办公，下部分主要由两部分组成，一部分为车库，另一部分为设备用房。

该建筑工程地震设计，其基本烈度为7，建筑场地类别为Ⅱ类，该建筑所处位置抗震不利地段，对该建筑工程进行地质勘察，其场地地基土共分为7层，由上至下为填石、中砂、淤泥、粉质粘土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、砂土状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩、中风化花岗岩。

2、转换层结构设计特点

在布置转换层结构时，还应充分了解转换层结构的特点，其特征主要有以下几点：1）一般情況下，大梁与支承柱进行连接，其连接处应力会有所集中，会对建筑物的抗震产生不利影响，所以采取抗震措施进行有效的处理。2）上部竖向构件的荷载主要传递给转换层大梁；3）转换层的空间设置较为高大，这样在一定程度上保证了转换层的刚度，但是对转换层空间使用会产生不利影响。

3、转换层结构设计

3.1结构选型

在转换层结构设计过程中，应根据实际情况进行结构选型，一般情况下，主要有几种类型：1）若选择厚板，则容易出现两方面问题，一方面会增加板材和混凝土用量，投资成本有所增加，与此同时还应提高施工难度；另一方面会增加结构受力以及计算过程的复杂性：2）若选择箱形，可以保证竖向构件的有效传力，但是结构设计较为复杂，需要进行内力分析，而且施工也较为困难。3）若采用梁式转换层，其内部空间布置灵活，构件传力路径情系，符合建筑功能要求。

3.2结构设计原则

转换层结构的合理设置，一方面可以解决平面连续性变化的结构单元体系，另一方面可以有效解决竖向结构的突变性转化，在布置转换层结构时，其方式应与常规方式相反，若不能合理的进行布置，容易造成建筑物竖向刚度的突变，影响建筑结构的抗震性能。所以对于转换层结构设计，应遵从以下几个方面原则：

（1）转换层结构设计应严格控制上、下层的刚度，一般应将其控制在1-2范围内，以此提高上层柱子的抗侧力，减少结构竖向刚度变化，这样有利于结构的整体受力。对于上、下层刚度比计算，应采取的计算公式如下：

γ=Gi+1Ai+1hi/Gi Aihi+1 （1）

在上述式子中，Gi+1、Ai+1、hi+1分别代表第i+1层混凝土剪变模量、折算抗剪截面面积以及层高；Gi、Ai、hi分别代表第i层混凝土剪变模量、折算抗剪截面面积以及层高。另外A的计算公式为A=AW+0.12Ac，AW、AC的剪力墙和全部柱的截面面积。

（2）为了减少转换层刚度，应采取有效措施，使结构竖向构件减少，这样可以有效防止转换层刚度发生较大的突变，提高结构抗震性能。

（3）在结构设计时，应严格控制转换层的梁高度，一般应大于跨度的1/6，同时还应加强结构构件的合理分配，加强建筑结构的转换。

3.3结构概念设计

对于结构概念设计，我们应注意以下几个方面：1）应严格控制转换层上下结构侧向刚度，尤其是要加强对底部框支层的刚度，所以可以采用短肢剪力墙，并将其设置底部靠南位置，以减少北向的刚度，从而使刚度满足实际的实际需求；2）采用180mm厚的楼板，同时应采用合理的配筋方式，并保证每层的配筋率符合要求，一般不应少于0.25%；3）采用短肢剪力墙，并将其合理的布置在框支柱上，按照相关要求，适当增加墙肢的长度，这样在一定程度上会使大梁的弯矩和梁高降低。

3.4结构计算

在本次工程施工过程中，根据相关规范的要求，所使用的软件为SATWE空间有限元软件，并通过对该软件的合理利用，实现对剪力墙的单元模拟。同时还应对转换梁的设计剪力值进行计算，在此之前，应合理选择转换梁的截面，确定好设计剪力值后，采取有效措施，对剪力值进行有效控制，使其在0.5fcbh/0.85 校核截面尺寸以下。同时还应采用SATWE空间有限元软件，对建筑结构整体进行分析，求出相关参数，主要包括层间位移、地震剪力等等。

3.5构造措施

为了满足建筑功能的使用要求，还应采取以下构造措施：1）应对框支梁上部墙体门开洞应加密配箍，防止其剪力过大，影响结构的抗震性；通过梁段加腋方式，并进行箍筋加密，以此梁端的洞口抗剪承载力，2）二次转换层应通过梁端加腋方式，提高结构的抗剪安全性；3）采用交叉斜筋，并使其充分配置在连梁内，保证连梁的强剪弱弯。

结语：

总之，混凝土转换层在高层建筑中能够起到至关重要的作用，所以在高层建筑中的应用越来越广泛，所以应根据建筑工程实际情况，结合相关的设计规范，合理进行结构布置和选型，同时在结构设计过程中，应遵循一定的设计原则，严格控制转换层的刚度，并使其满足规范要求，以此提高转换层结构设计水平，促进高层建筑的整体质量。

参考文献：

[1]潘峤.高层建筑混凝土转换层结构设计原则及实例分析[J].住宅与房地产，2015，（25）：150.

[2]陆冰洋.某高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计分析[J].城市建筑，2015.

[3]曾坤.某高层建筑混凝土转换层结构设计实例应用探讨[J].住宅与房地产，2015，（19）：162-163.