带转换层高层建筑结构设计的实践方法

江军

摘要：在我国经济迅速发展的影响下，促进了城市化进程发展，也使得人们居住环境不断改善，进而致使对于高层建筑有着日益提升的要求。转换层对于高层建筑结构有着重要的价值与意义，其能够用于不同结构形式与上下间不同功能的转换。本文分析了转换层的作用，阐述了转换层的结构类型，并探究了转换层的构件设计与施工设计，并提出了在高层建筑之中转换层结构设计的具体应用。

关键词：高层建筑;结构设计;带转换层

一、转换层的作用

转换层有着重要的价值与作用，不仅能够将底层建筑空间有效增加，还能将出入口的数量与宽度增加。

（一）扩大底层建筑空间

现阶段，我国经济迅速发展，促使越来越多的年轻人涌向一线城市，致使一线城市存在住房紧张的问题，因而为了将这一问题有效解决，国家开始建造大量的高层建筑。由于高层建筑有着较高的楼层，且其具备不同的上下功能，上部主要为小空间的住宅，下部主要为大空间的商业店铺，进而下部建筑结构需要转换层，以满足大空间实际需求。

（二）将出入口数量与宽度增加

现阶段，一线城市的建筑物主要是高层建筑，然而一些高层建筑的出口宽度与数量较少，致使其安全系数较低，对人们进出产生一定影响，易存在拥堵的现象，建筑结构的转换层能够将建筑出入口的数量与宽度增加，进而将人们进出便捷程度提高[1]。

二、转换层结构类型

因高层建筑实际的功能要求不一样，所以需要根据建筑功能具体要求进行选择转换层结构，较为常见的含有框架式、厚板式以及梁式转换层结构。

（一）框架式转换层结构

高层建筑中，框架式转换层结构具有广泛的应用范围，主要因其具备良好的抗震性。其主要的结构构成为巨型柱子，在实际应用过程中，对于下层柱体结构也有着较高要求。该转换层结构具备诸多鲜明的优势，含有刚度较大、整体效果较好、转换梁约束性较强以及上下部传力均匀等，因而该类型转换层能够能作为高层建筑设备层。然而该转换层具备复杂的施工过程，且需要诸多设备洞，导致其具备相对较高的造价，在实际设计环节需要根据建筑用途和施工预算进行综合考虑，恰当地加以使用。

（二）厚板式轉换层结构

该类型的转换层结构是对厚板加以运用，促使各个楼层间受力均匀。在该类型转换层中，其上部结构布局不会影响其下部柱网结构，由于厚板刚度相对较大，进而促使承台的形成，具有良好的整体性，且也具备简单的施工过程。然而因厚板有着较大的重量，在实际应用的过程中，需要大量的辅助材料，并且抗震性能也有待提升。若想要实际运用这种转换层结构，需要确保厚板式转换层能够满足抗冲要求。

（三）梁式转换层结构

梁式转换层结构的运用，可以满足高层建筑的复杂功能要求。梁式转换层结构一般被用在底部具备大空间的框支剪力墙内，在框架梁中设置上部剪力墙，再运用框支柱将框支梁结构加以支撑。如今，该类型的转换层主要因其能够确保高层建筑整体的稳定性，因而其运用空间相对较为广阔。梁式转换层结构因其转换次梁较多，所以其具备较为复杂的空间受力，在实际设计的时候，应以综合分析实际情况为基础，促使设计趋于精细化方向发展。

三、转换层的构件设计

在设计转换层的过程中，应注重框支柱、楼板设计以及剪力墙设计，进而确保高层建筑的整体稳定性与安全性。

（一）框支柱

在设计框支柱的过程中应重点对轴压比加以设计，促使其与设计需求相符合。应运用“延性”对框支柱加以评价，应对轴压比加以控制，进而将因其延性较差带来的影响有效减少。柱截面延性以及配箍率有着直接关系，如果框支柱性能较为一般，需将配箍率提高。在进行转换层施工的时候，难以运用剪力墙端柱将框支柱加以代替，出现这种情况主要由于其配箍率而导致的，也将对高层建筑总体性能带来影响的可能性提高。进行框支柱设计的时候，应保障配箍率实际系数能够达到相关的标准要求。

对于转换层结构而言，框支柱有着重要的地位与影响，因而应将框支柱的安全性提高上去。剪力乘以其最大系数且柱端弯矩也与其最大系数相乘，进而促使每层框支柱所承受剪力是F1，并且建筑基地受到剪力总和为F2，并且F1为F2的十分之三。在具体计算的时候，假设楼板刚度等于无穷大，就需要通过竖向构件计算出水平剪力具体刚度。与框支柱承载力相比，倘若建筑底部的剪力墙实际刚度更大，这种情况对框支柱剪力会产生巨大影响。除此之外，把商业区以及住宅区的实际连接状态加以强化，可以促使住宅区框支柱的纵筋进一步深入墙体，继而有效提高设计稳定性[2]。

（二）楼板设计

运用转换层能够分割框支剪力墙，能够将其分成两个区间，各区间具备不一样的受力表现。住宅区域受到的承载力来自外部，通过剪力墙刚度向下层的商业区进行均匀分散，落地剪力墙具体刚度性能与框支架刚度存在异同性，导致处于水平方向的剪力会向剪力墙位置进行传递。转换层楼板能够有效划分与调整两个区域实际受到的剪力，在楼板将受力进行转移的时候，其受到的压力也相对较大，如果存在较严重的变形，对其功能会产生严重影响。因而需确保楼板具备相对较强的对抗刚性，继而达到工程承载的具体要求。对于转换层楼板，在进行其制作材料的选择时，由于刚度属性和材料息息相关，可以选择C35混凝土。在进行具体设计时，需要提高楼板刚度，进而确保受剪力的划分任务能够高效完成。

（三）剪力墙设计

在剪力墙设计的过程中，应对建筑实际情况加以考虑，结合实际要求，对剪力墙的位置与数量进行合理设置。不但可以将转换层设计效率提高，还能将转换层的作用充分发挥出来。应对剪力墙框架结构的疏密加以考虑，进行计算将剪力墙位置确定下来，再结合楼层受力情况设置恰当数量的剪力墙。想要将转换层设计水平提高，应在剪力墙之中钢筋数量适当增加[3]。对于剪力墙之中不平整的位置，应运用同种材料展开找平施工。在设计转换大梁的过程中，应优化结构梁的两端部分结构，进而对剪力墙内力与结构的承受应力加以有效控制。

四、转换层结构施工设计

在转换层结构的施工设计之中，应注重钢筋施工、混凝土施工以及对转换层裂缝加以控制，进而确保施工效果。

（一）钢筋施工

需要水泥、混凝土等材料对钢筋构件结构内容加以强度控制，结合框架的含金属量设计钢筋的稳定性，通过浇筑环节对钢筋进行支撑与固定等工作，运用科学合理的操作达到构架搭建的要求。将框支架内容明确下来，并对钢筋施工过程中材料数量与长度等加以控制，并通过安装过程有效避免定位钢筋发生变形情况，还应以结构支撑的位移情况对钢筋绑扎加以控制，对于结构中发生裂缝与变形等常见现象，应及时查找出受力隐患。

（二）混凝土施工

在转换层之中，应根据质量因素对混凝土施工进行设计，将高层固定结构使用混凝土的量明确下来，通过模板使用对系统作用进行调节。在系统设计过程将使用框架与支撑结构的质量要求明确下来，根据混凝土结构易形成孔洞与裂缝等内容展开工序的设计。对混凝土作用之下结构强度位置与用量的标准加以设计，结合转换层高度对流程设计与施工工具等方面进行控制，根据施工高度积极引入高新技术。

（三）控制转换层裂缝

由于转换层应对上部结构的楼层荷载进行承载，对于其性能需求与结构强度有着较高的要求。因而应注重裂缝问题，裂缝存在会对结构完整性产生严重破坏，因而应加强系统、模板等方面的施工控制。在模板运用的过程中，应结合设计版图对轴线与尺寸进行控制，结合系统重要作用展开流程监控。还应将设计中材料应用的用量与比例明确下来，以控制裂缝为前提对埋件位置进行设计，进而促使结构设计过程中预防隐患与安装设备等功能可以顺利进行。

五、转换层结构设计在高层建筑之中的具体应用

高层建筑对转换层结构加以设计，需重点关注平面布局、布置设计、抗震设计以及计算要求。

（一）平面布局

由于高层建筑应具有相对较多的底部功能，因而应对框架以及剪力墙加以合理运用。对于高层建筑而言，其上部功能相对简单，可以对纯剪力墙结构加以使用。而剪力墙实际的平面布置，应尽量确保东西横向处于对称状态，对于南北方向还应尽可能促使刚度中心能够重合于质量中心，将结构偏差较大的可能性有效降低[4]。对于核心，需要对筒体加以运用，布置其他剪力墙需要确保分散以及均匀，沿着周边加以布置，能够提升建筑实际的抗扭效果。在运用时，如果转换层位置越高，转换部位附近就存在更明显的刚度，若受地震力会致使内力变化更为复杂，会给框支柱以及核心筒带来巨大影响。在遇到地震的时候，就会被破坏，导致失去承载能力，转换层越高就使得建筑物实际的抗震能力越差。

（二）布置设计

通常情况下，在高层建筑之中底层空间较大，上层空间相对较小。在对转换层结构加以设计时，应注重布置科学性的同时，还应对下述两方面问题加以关注。一方面，在设计过程中会选用厚板、大梁、箱型结构等进行楼层间转换，进而确保上层建筑具备良好的稳定性。另一方面，因高层建筑自身具备一定结构，因而布置设计之中，应对高层建筑结构加以明确。比如为筒体结构，应确保内筒贯通落地，还应将墙体厚度加大，进而确保筒体结构的整体度以及刚度。

（三）抗震设计

因高层建筑含有转换层，使得其抗震能力趋于复杂化发展，降低了整体结构具体的抗震性能。首先，转换层结构设计会对建筑物抗震性能产生影响，因而在转换层结构设计过程中，应完善与优化抗震设计。在水平地震作用影响之下，转换层结构能够对落地剪力墙受到的力量向下进行传递，其作用明显，但是并不会增加支撑框架受到的倾覆力矩。进而导致转换处存在薄弱环节，严重影响建筑实际安全性。在8级以下抗震设计时，需要考虑转换层结构受到的垂直方向的力，展开严谨的计算，将恰当的转换层结构设计出来，确保建筑物安全。

其次，在设计转换层结构的过程，应控制轴压比限值。由于转换层结构之中，支梁与支柱的内交角位置有着明显应力，由于垂直以及水平负载，导致相对条件下，柱子具备较小的剪力以及弯矩，是因为框支柱对轴压力承受力进行承受，转换层结构墙体的水平与垂直负载通常能够运用板平面进行传递至落地剪力墙，因而应对框支柱的轴压比進行严格控制。

（四）计算要求

在高层建筑的结构设计之中转换层结构虽然仅占一小部分，然而在设计过程中也应严谨，不可存在马虎情况，主要由于其与高层建筑物的整体稳定性与安全性息息相关。因而，应通过仔细地、精确地分析以及计算，运用高科技手段对计算结果展开多次演示，确保转换层结构设计具备安全性与可行性。在整体分析与计算完成后，对于转换层还应进行科学合理的计算与分析，进而确保计算可靠性，将其安全性提高上去。

结束语：

随着对建筑质量的要求不断提升，应对建筑整体质量与功能进行完善，对于高层建筑而言，转换层有着重要的价值与影响。因而应对转换成结构进行合理设计，保障建设的合理性与科学性，进而将高层建筑的舒适度与质量提升上去。确保其能够满足高层建筑实际的功能需求，提升高层建筑整体的安全性、稳定性，促进建筑行业健康可持续发展。

参考文献：

[1]于涛. 带转换层高层建筑结构设计方法研究[J]. 城市住宅， 2020， 27（7）：2.

[2]崔宁. 带转换层高层建筑结构的设计方式分析[J]. 砖瓦世界， 2020， 000（010）：22.

[3]李秀才， 汪胜. 带结构转换层的高层建筑结构设计[J]. 建筑技术开发， 2020， 47（23）：3.

[4]马堃， 王冉. 带结构转换层的高层建筑结构设计[J]. 中国室内装饰装修天地， 2020， 000（002）：173.

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