高层建筑转换层结构设计要点探析

李秀峰

（太原市明仕达煤炭设计有限公司，山西太原030001）

随着我国经济的不断发展和社会的不断进步，人们对生活的要求也不断提高，“住”成为生活中不可或缺的一部分，对大多数高层建筑来说，将其主体结构设计为转换层是必须的。为了满足人们对住宅的需求，高层建筑的功能越来越趋向于多样化、复杂化、全面化。在高层建筑中，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。转换层有着复杂的结构，在转换层的施工中，为了保证施工的质量，需要对设计的一些要点加以控制，采取各种措施来保证施工的质量。因此，对高层建筑转换层结构设计要点的研究是刻不容缓的任务。

1 转换层的设计原则

由于将转换层设置在建筑中会使竖向刚度发生改变，导致抗震能力下降，因此，设计转换层的时候，要严格遵循这些设计原则：尽可能选直接落地的竖向构件，需结构转换的竖向构件要少用，因为它会使竖向刚度发生突变，降低建筑的抗震能力；在选择转换层的竖向位置时，尽可能选较低的位置；使用传力路径比较明显的换层结构促进结构的分析和工程的实施；对于转换刚度，把握宜大不宜小原则。这样，就能够减少建筑的刚度突变，防止建筑结构的变化而导致框支柱被破坏，保证抗震能力。

2 高层建筑转换层结构形式和特点

如今，转换层结构的工程应用正朝着形式多样、方法多样以及结构受力更好的方向发展。由于高层建筑的建筑和结构功能不同，转换层分为梁式、桁架式、厚板式、箱型、巨型框架式等形式，而这些转换层形式的设计方法又各不相同，。

2.1 梁式转换

梁式转换是高层建筑中使用频率最多的结构形式。转换梁的截面一般是0.8至6米，因为梁式转换传力路线明确，上部墙从梁直接传力到下部的柱子，给建筑工程的研究计算和设计带来很大的便利，在加上成本较低，所以应用范围较广。

2.2 箱式转换

箱式转换是通过双向和单向两个方面来实现的，与上下两层较厚的楼板结合在一起，成为一个整体。这个方法需要转换层有较大的刚度才能实现。

2.3 板式转换

板式转换是将厚度约为2.0至2.8米的转换板作为转换层，因为转换层厚，对于剪、冲、切的耐力较好，主要用于转换层上下部分错开较大、无次序、梁承托不了的时候。这种形式的转换层的下层灵活度大，但因为比较厚重，施工的时候相对麻烦，难度提高了很多。

2.4 桁架转换

相对于其它的转换层结构形式，桁架转换层受力路径更清晰，使用更灵活，抗震能力更好。但是由于节点的设计比较麻烦，加上其它因素的影响，运用范围较为狭隘。使用桁架转换时，因为节点多而复杂，剪切的难度提高，使用的配筋多，施工较为困难。若使用桁架转换层，要求建筑有一定的层高，必须在3米以上。此外，上部分的节点与重心要对齐。还有，将力主要施在上下弦和斜拉腹杆中，可以降低成本。

2.5 斜柱转换

斜柱转换层能够使混凝土的可压缩性充分发挥，扩大建筑的可利用空间，但是会使水平荷载加大。因此，对斜柱转换层施工时，要添加拉梁或者圈梁，将斜柱连接更多的楼层，促使建筑达到平衡，相对减少水平荷载，确保了建筑的安全。

2.6 巨型框架转换

如今，有越来越多的建筑工程中都朝着巨型框架转换的方向发展。其由多个梁式转换层构成，主要是通过一些巨型柱与大梁互相平衡，抗侧刚度好，抗震效果更佳。

3 高层建筑转换层的设计要点

在高层建筑转换层的施工中存在着诸多难点，主要难点有：结构构件的跨度以及构件截面尺寸大，钢筋含量大，并且钢筋排布十分密集，混凝土的强度等级高，又是大体积混凝土，楼层高且自重大，模板支撑要求高。根据高层建筑转换层的设计原则和施工结构特点，并结合实际情况，对结构设计要点进行了以下分析。

3.1 设计战略及选择构件

根据高层建筑转换层的设计原则和施工结构特点，首先要根据建筑的自身特点和设计要求来选择最适合的转换层。设置落地构件时，要做到对称、均匀，贴近重心。使用的落地构件要高强度，通过钢筋和混凝土的混合，提高构件的抗弯能力和抗剪刚度。

3.2 设计配筋和转换梁

对配筋进行设计的时候，要根据支座负弯矩衰减迅速的特点，将钢筋都深入牢固到支座上，避免选择弯筋。梁跨稍小时可用以拉通建筑上层支座负筋。沿梁高的间距要低于200 m m，直径要大于16的腰筋。设计转换梁的时候，要综合转换梁内力大小和受力情况进行分析，注意分析转换梁与上部的完全共同分作结果。据研究，把转换梁当做深梁的受拉翼缘，可以获得更佳的效果。

3.3 控制轴压比和落地剪力墙的间距

根据工程的技术以及分析可以看出，框支柱在垂直或者水平荷载作用下的弯矩和剪力相对较小，其主要是承受轴压力，所以要严格控制轴压比。在考虑抗震程度时，对轴压比的要求是低于0.6。对于落地剪力墙间距的控制，应当用比较厚的楼板，保证楼板厚度不低于200 m m对楼板的开洞数量要严格控制，使用双向双面钢筋，在板角还要增加斜筋。这是因为地震会导致高层建筑转换层的剪力改变，在自身平面内增加受力。控制好落地剪力墙的间距才能使建筑具有良好的抗震能力。

3.4 设计空间

一般来说，将高层建筑转换层放在比较高2到3层的位置，设备转换层大概在稍低的4到5层的地方是最为适合的，这样既能充分利用空间，也使上下层得到适当合理衔接如果设置在和设备转换层同样高的地方，会浪费空间；放置较低则会增大侧移刚度和扭转刚度。

3.5 刚度的保证

对转换层上下刚度的选择也是很重要的，不能使上下刚度变化过大。设计时，使上下层刚度变化率接近1是做好的，不能大于2。为保证转换层上下层刚度，增加空间层的刚度，可以通过加厚落地墙、减小洞口大小、设立补偿剪力墙和采用更高强度的砼等方法实现。

结语

当前，高层建筑的功能越来越趋向于多样化、复杂化、全面化，转换层在高层建筑中的应用是不可缺少的。在高层建筑中，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。因此，在高层建筑转换层结构的设计中，要结合工程的特点和实际情况，通过对建筑全方位的研究、计算和分析，选择合理的转换层结构设计方案，发挥优势，解决问题，才能提高施工的效率。

[1]吕革，吴菲.谈高层建筑中梁式转换层结构设计在实际工程中的运用[J]，中国新技术新产品.2012，（12）：198-199.

[2]林红雨.浅析高层建筑梁式转换层结构的抗震设计--以某高层住宅建筑为例[J]，建筑知识：学术刊.2012，（02）：79-79.