開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究:探討高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計

【摘要】在社會發(fā)展越來越迅速的今天，我們對各種服務(wù)行業(yè)的要求也越來越高，特別是高層建筑也得到了迅速的發(fā)展，應(yīng)人們的要求，高層建筑也正向著多樣化、復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展，但是，其建設(shè)難度也大大增加，本文首先對高層建筑轉(zhuǎn)換層的定義、類型及功能進(jìn)行了系統(tǒng)的論述，根據(jù)分類又進(jìn)一步的進(jìn)行了研究，最后提出了一些常見問題以及解決方案，希望對相關(guān)部門提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計；類型

1.前言

高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計是一項非常復(fù)雜的工程，在設(shè)計施工之前必須要對其進(jìn)行細(xì)致的分析討論，確定方案無誤時才能進(jìn)行施工，從力學(xué)的角度來分析，可以看出高層建筑轉(zhuǎn)換層的上下層內(nèi)力比較集中，并且地震力集中，設(shè)計起來非常困難，這也逐漸成為高層建筑設(shè)計的重要問題之一，一直受到國內(nèi)外的高度重視，為了保證設(shè)計的舒適安全，必須要對高層建筑的結(jié)構(gòu)變化處設(shè)置轉(zhuǎn)換層，下面我們就對轉(zhuǎn)換層設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)的論述。

2.轉(zhuǎn)換層的定義和功能

高層建筑轉(zhuǎn)換層可以分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，另一類是功能轉(zhuǎn)換層，本文主要是對結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行論述。

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的定義：對于一些高層建筑來說，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計有一定的難度，高層建筑一般上部用于公司辦公或者居民住房，這樣需要的墻多柱少，而下部一般用于超市等的商業(yè)用處，需要更大的空間，這樣需要的就是墻少柱多，所以就必須要對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將上部的墻體所承受的內(nèi)力轉(zhuǎn)移到下面的支柱上，這樣的具備轉(zhuǎn)換力的樓層一般被稱為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。

功能：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的功能有很多，主要是將上下樓層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、改變上下層的柱網(wǎng)和結(jié)構(gòu)類型、對上下層結(jié)構(gòu)類型和柱網(wǎng)一起改變。

3.結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的類型及設(shè)計方法論述

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層可以分為四種類型：梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、箱式轉(zhuǎn)換層和桁架式轉(zhuǎn)換層。

3.1梁式轉(zhuǎn)換層

特點(diǎn)：梁式轉(zhuǎn)換層分為托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計和托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計，這兩者是按功能不同來進(jìn)行劃分的。

（1）托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承接的是上部的普通框架時，可以按照普通的截面設(shè)計進(jìn)行配筋計算，因為這時的轉(zhuǎn)換梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一樣的，但是，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受的是上部斜桿框架時，就應(yīng)該按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面尺寸設(shè)計，因為，此時的轉(zhuǎn)換面承受的是軸向拉力。

（2）托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計。在轉(zhuǎn)換梁的施工過程中，力學(xué)問題是一個關(guān)鍵問題，必須要予以重視，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受上部的墻體是小墻體時，要采取普通梁的截面設(shè)計方法進(jìn)行配筋計算，且縱向的鋼筋也可以放置在轉(zhuǎn)換梁的底部，像普通梁那樣布置就可以了；當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承受的是上部墻體且滿跨不開洞時，轉(zhuǎn)換梁應(yīng)采取的截面設(shè)計方法是深梁截面設(shè)計方法，它的受力特點(diǎn)和破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，不過此時的轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍的內(nèi)力較大，所以其縱向的鋼筋就不應(yīng)該彎曲或者截斷了；當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨或者不滿跨時，但是剪力墻長度比較大時，應(yīng)該采取的轉(zhuǎn)換梁設(shè)計方法是深梁截面設(shè)計方法。

3.2箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

當(dāng)轉(zhuǎn)換梁的截面較大時，可以在轉(zhuǎn)換梁的梁頂和梁底同時設(shè)置一層樓板，遍布全層，使得整個樓層都構(gòu)成“箱子”形式，也因此被稱為“箱型轉(zhuǎn)換層。

箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)也是高層建筑設(shè)計中較為常用的一種結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計過程中主要要注意支撐體系的合理設(shè)置，這是保證建筑施工質(zhì)量的重要前提，主要特點(diǎn)有：層高大、自重大、混凝土強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)受力比較復(fù)雜、墻柱模板支設(shè)困難等，主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換層本身的整體性非常好，但是，它也有其缺點(diǎn)，就是它直接占用了整個樓層的面積，使得這個樓層不能再有其他用途，只能當(dāng)做設(shè)備層使用，還有一個缺點(diǎn)就是上面所提出的自重大、造價高，這也是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中很少使用的原因。

3.3厚板式轉(zhuǎn)換層

這種厚板厚梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)是布置靈活，整體性比較好，當(dāng)上、下柱網(wǎng)線錯開比較多很難用梁來承托時就需要采取這種形式，做成厚板，厚板的厚度也可以根據(jù)上下的結(jié)構(gòu)以及柱網(wǎng)尺寸而定，但是這種厚板式轉(zhuǎn)換層的自重很大，地震作用大，耗費(fèi)材料多，不僅耗費(fèi)資金而且還容易發(fā)生震害，所以這種方法采用的也不是很多。

厚板式轉(zhuǎn)換層可以采用TBSA等的三維空間分析程序?qū)φw進(jìn)行內(nèi)力分析，主要是轉(zhuǎn)換板的不規(guī)則邊界，這樣的一般會采用有效單元法進(jìn)行內(nèi)力分析，還可以采用復(fù)雜樓板有限元分析軟件進(jìn)行進(jìn)一步計算，還可以對板在收到豎向壓力荷載的受彎和局部壓力等的進(jìn)行計算。

3.4桁架式轉(zhuǎn)換層

桁架可以分為兩種，一種是空腹桁架，另一種是實(shí)腹桁架，這種桁架式轉(zhuǎn)換層主要是由梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換而來的，與梁式轉(zhuǎn)換層相比它的受力更加明確、整體性好、抗震能力強(qiáng)、框架支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點(diǎn)，這是它主要的優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)也比較明顯，施工難度大，更加復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)設(shè)計難度大。可以對其進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，當(dāng)高層建筑的下部為大商場時，需要的空間必須要大，上部則是居住辦公等的小空間，在這時就可以采用桁架式轉(zhuǎn)換層，特別是在需要設(shè)置管道時，更要采取這種方式，一般采用桁架式轉(zhuǎn)換層時應(yīng)該跨滿層進(jìn)行布置，而且上弦節(jié)點(diǎn)要與上部密柱中心對齊。桁架式轉(zhuǎn)換層的重量比較小，所以也減小了下部框架的承重負(fù)荷。

4.轉(zhuǎn)換層施工遇到的問題及對策

4.1遇到的問題

（1）轉(zhuǎn)換層的自重大、占用空間大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在施工過程中難度大，材料的占用量也非常大，施工成本也大大增加。（2）在轉(zhuǎn)換層中，有的具有大體積的混凝土施工，這樣容易出現(xiàn)升溫裂縫的現(xiàn)象。（3）要減小轉(zhuǎn)換層施工對下部的影響。

4.2解決措施

（1）合理的對支撐體系進(jìn)行布置，要結(jié)合下部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行靈活的布置，采用懸空支撐體系進(jìn)行支撐，盡量減小對樓板直接的作用力。（2）對于轉(zhuǎn)換層混凝土體積較大，應(yīng)該采取一定的措施，比如：采用養(yǎng)護(hù)措施對溫度進(jìn)行調(diào)整、使用低水化熱的礦渣、在完成施工拆除支撐體系時，要確保混凝土的干濕程度是否符合要求等等。（3）減小轉(zhuǎn)換層施工對下部的影響主要采取的措施是分層澆灌混凝土，讓先澆灌的部分承擔(dān)一部分的重量，卸載支撐體系的負(fù)荷。（4）在鋼筋翻詳前一定要對設(shè)計意圖以及熟練程度、審核等進(jìn)行深一步的了解，熟練掌握相關(guān)規(guī)定，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁的高度較高時一定要保證鋼筋骨架的穩(wěn)定，這樣才能安全方便的進(jìn)行操作。

5.結(jié)語

高層建筑中，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計一直是建筑行業(yè)人員十分關(guān)注的問題，由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和工程量巨大，需要工作人員對其進(jìn)行充分的了解，合理的設(shè)計規(guī)劃，對于高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計要選擇合理的、合適的轉(zhuǎn)換層形式，在設(shè)計布置時，加強(qiáng)主要構(gòu)件來增加設(shè)計結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。目前高層建筑的轉(zhuǎn)換層設(shè)計還不完善，需要我們不斷的研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行深一步的探索。

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究:探討高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計問題

【摘 要】隨著社會的發(fā)展以及人們生活的需求，城市高樓越來越多，為了方便使用，很多高樓都會設(shè)置轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層設(shè)計作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，直接影響到高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計質(zhì)量與水平。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；設(shè)計問題

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，人們對高層建筑功能要求趨向于多樣化、綜合化，較為常見的形式是以上部為小開間的民用住宅，下部為大開間的商場或公共娛樂場所。為滿足建筑要求，在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。本文主要研究高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型，以某工程為例探討高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計要點(diǎn)，為建筑工程設(shè)計單位在高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計方面的進(jìn)一步開展提供借鑒。

1 常見高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型

不同的建筑結(jié)構(gòu)，其對于建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的需求類型是不一樣的，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計過程中，設(shè)計單位需要根據(jù)本工程或者本建筑的實(shí)際需求，采用不同的建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，從而提高建筑工程的需求質(zhì)量。筆者根據(jù)多年的建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計經(jīng)驗，對于建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層常見的類型進(jìn)行了匯總。總體來講，常見的建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層主要是是以下兩大類型：

1.1 梁式轉(zhuǎn)換層

梁式轉(zhuǎn)換層是一種常見常用的高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型，它主要是將上部剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在框支梁上，然后通過框支柱的支撐作用，使得框支柱可以最大限度的支撐起框支梁，從而形成一種完整的結(jié)構(gòu)受力體系。梁式轉(zhuǎn)換層分為兩種，一種是縱向轉(zhuǎn)換，一種是橫向轉(zhuǎn)換，特殊情況下，甚至還存在著縱橫向同時轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，對于這種縱橫向同時轉(zhuǎn)換的情況，設(shè)計單位需要采用雙向梁布置的方式。這種縱橫向同時轉(zhuǎn)換方式，是具有著巨大的優(yōu)點(diǎn)的，無論是對于設(shè)計還是對于施工來說，都是比較簡單易行的，而且它的傳力放向也是較為準(zhǔn)確的，正是因為如此，這種梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計結(jié)構(gòu)逐步受到廣大建筑設(shè)計單位的追捧，是當(dāng)前我國高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計中，最為常用的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層形式之一。在實(shí)際的設(shè)計過程中，一般是需要采用較大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系來完成，從而提高梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計質(zhì)量。

1.2 箱式轉(zhuǎn)換層

箱式轉(zhuǎn)換層是另一種常見常用的高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層類型，它主要是適用于轉(zhuǎn)換梁截面過大的情況。轉(zhuǎn)換梁截面過大，很容易使得樓板滿足建筑結(jié)構(gòu)的剛性需求，采用梁式結(jié)構(gòu)的話，容易出現(xiàn)設(shè)計理論與實(shí)際需求相脫節(jié)的問題出現(xiàn)。為了避免這種情況發(fā)生，箱式轉(zhuǎn)換層也就應(yīng)用而生。箱式轉(zhuǎn)換層主要受在轉(zhuǎn)換梁梁頂部與轉(zhuǎn)換梁的底部，同時設(shè)置一層樓板，這就是箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不同于梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，它具有著梁式轉(zhuǎn)換層所不具有的優(yōu)點(diǎn)。箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)換梁，它的轉(zhuǎn)換梁的剛度比較大，而且約束性比較強(qiáng)，因此，箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體性受力效果也是很好的，尤其是在受力方面，箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下部受力都是比較均勻的。同時，值得注意的是箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)也是存在著缺陷的，那就是施工比較復(fù)雜而且它的施工工期比較長，施工成本也是比較大。

1.3 其他類型的轉(zhuǎn)換層

除了以上兩種最為常見的轉(zhuǎn)換層之外，還有其他類型的轉(zhuǎn)換層，例如厚板式轉(zhuǎn)換層、桁架式轉(zhuǎn)換層等，這些轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)由于無論是在施工上還是在設(shè)計上，無論是在經(jīng)濟(jì)效益還是在施工質(zhì)量上，都存在著眾多的缺陷，因此這些轉(zhuǎn)換層的運(yùn)用都是比較少的。

2 某工程高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計

2.1 工程概況

該工程處于某城市的市中心，屬于高層建筑商業(yè)住樓，建筑面積在2.8萬平方米。該高層建筑商業(yè)住樓地上有22層，地下有2層，建筑的總體高度是70.4米。該建筑的平面較為復(fù)雜，一層和二層主要是由于空間比較大，主要是大型的商場，三層以上則主要是住宅用房，地下二層是設(shè)備備用房，地下一層是汽車房。該建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層主要是設(shè)置在二層頂樓，轉(zhuǎn)換層以下為框支剪力墻機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.2 計算模型

對于該工程進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計，選擇力學(xué)計算模型至關(guān)重要。力學(xué)計算模型直接關(guān)系到轉(zhuǎn)換層設(shè)計的精確度與準(zhǔn)確度。在實(shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計過程中，可以選用三種常用的力學(xué)計算模型，包括空間桿系模型、平面墻板模型、空間墻板模這三種。該建筑結(jié)構(gòu)的計算模型主要是采用的TBSA空間分析程序，通過運(yùn)用TBSA空間分析程序?qū)τ谠摻ㄖ恼麄€建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其中的分析方法便是空間桿系模型。該建筑由于實(shí)際工程為空間結(jié)構(gòu)，用平面墻板模型有其局限性，應(yīng)采用空間墻板模型計算，用空問有限單元法分析，鑒于目前尚無空間有限元分析程序，可以在平面有限元分析結(jié)果的基礎(chǔ)上乘以一個小于1的空間作用分配系數(shù)。

2.3 轉(zhuǎn)換層設(shè)計

該建筑的轉(zhuǎn)換層設(shè)計，需要嚴(yán)格按照規(guī)范，將剪力墻設(shè)置在框支架梁上，但是需要注意的是，轉(zhuǎn)換層的上下部軸網(wǎng)不能出現(xiàn)重合，否則很容易影響到轉(zhuǎn)換層的設(shè)計質(zhì)量。該建筑則將其設(shè)計成高交叉框支主梁，從而滿足實(shí)際建筑需求。該建筑框支梁的計算采用的是SATWE程序，同時采用FEQ程序進(jìn)行復(fù)核。關(guān)于鋼筋的配筋率，該建筑采用的配筋率是0.3%，斷面是800mm X 1800mm，樓板厚度在180mm以上。通過以上數(shù)據(jù)監(jiān)測，這些數(shù)據(jù)可以滿足該建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求。

2.4 設(shè)計注意事項

保證大空間層有足夠的剛度，防止沿豎向剛度變化過于懸殊，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比；結(jié)構(gòu)布置盡量左右對稱，加強(qiáng)薄弱部位樓板的厚度及配筋；在結(jié)構(gòu)整體分析中，考慮薄弱部位樓板平面內(nèi)變形對結(jié)構(gòu)受力的影響；控制風(fēng)荷載和地震作用下結(jié)構(gòu)層間位移角，地震作用要滿足規(guī)范對地震基底剪力與重力荷載代表值限制；控制結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻及其他部分剪力墻、框支柱及非框支柱軸壓比。

3 總結(jié)

綜上所述，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且工程量較大，設(shè)計人員首先應(yīng)注重概念設(shè)計，這樣可以少走彎路；其次通過上述計算和分析可以得知，此類建筑在平面布置上應(yīng)盡可能規(guī)則、對稱，減少偏心，優(yōu)化調(diào)整轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的布置和剛度；同時應(yīng)注意框支梁、框支柱等構(gòu)件的特殊性；最后也應(yīng)考慮施丁難度大的因素，在設(shè)計時盡量考慮施工可行性，以達(dá)到最為合理的設(shè)計。

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究:高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究

摘 要：本文結(jié)合多年工作經(jīng)驗，對高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計談一些看法。

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層 設(shè)計

現(xiàn)代多功能高層建筑常常設(shè)置轉(zhuǎn)換層，大震作用下，易形成薄弱層，轉(zhuǎn)換層位置較高時，轉(zhuǎn)換層下部落地剪力墻及框支結(jié)構(gòu)易開裂和屈服，上部墻體易于破壞，從而不利于抗震。本文結(jié)合多年工作經(jīng)驗，對高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計談一些看法。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層概念

1、轉(zhuǎn)換層的定義和功能

因建筑物功能的需要，上部需要小開間的軸線布置，需要較多的墻體；下部則希望有盡可能大的空間，柱網(wǎng)要大，墻體要盡量少。因而，上部部分豎向桿件不能直接連續(xù)貫通落地。而通過水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與下部豎向桿件連接，這樣構(gòu)成的高層建筑稱為帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）上層和下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換。多用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，它將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架，以創(chuàng)造一個較大的內(nèi)部自由空間。

（2）上、下層的柱網(wǎng)、軸線改變。轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但是通過轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)，并常用于外框筒的下層形成較大的入口。

（3）同時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線布置。即上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層改變?yōu)榭蚣艿耐瑫r，柱網(wǎng)軸線與上部樓層的軸線錯開，形成上下結(jié)構(gòu)不對齊的布置。

2、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層常見類型

轉(zhuǎn)換層根據(jù)建筑功能的需要，可作為正常使用的樓層，但應(yīng)有較大的層高作為保證；在層高受限制或設(shè)備專業(yè)需要時，也可以作為設(shè)備層，在結(jié)構(gòu)型式上，轉(zhuǎn)換層在設(shè)計常分為以下幾種類型：

（1）梁式轉(zhuǎn)換層，即將上部剪力墻在框支梁上，再由框支柱來支撐框支梁的結(jié)構(gòu)受力體系。當(dāng)需要縱橫向同時轉(zhuǎn)換時，則采用雙向梁布置。其優(yōu)點(diǎn)為傳力3直接、明確，傳力途徑清楚，受力性能好，構(gòu)造簡單，施工較方便，設(shè)計計算較容易，是目前應(yīng)用最廣的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。一般運(yùn)用于底部大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

（2）桁架式轉(zhuǎn)換層。該結(jié)構(gòu)形式是由梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層變化而來的，整個轉(zhuǎn)換層由多榀鋼筋混凝土桁架組成承重結(jié)構(gòu)，桁架的上下弦桿分別設(shè)在轉(zhuǎn)換層的上下樓面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)，層間設(shè)有腹桿。由于桁架高度較高，所以下弦桿的截面尺寸相對較小。桁架分為空腹桁架和實(shí)腹桁架2種，它可以是鋼桁架，也可以是鋼筋混凝土桁架，在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)中常用鋼筋混凝土桁架。與梁式轉(zhuǎn)換層相比，它的整體性好，受力性更加明確，自重較小而抗震性能好，而且便于管道的安裝與維護(hù)等，但在施工上比較復(fù)雜，在設(shè)計上表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)的設(shè)計難度較大。

（3）箱式轉(zhuǎn)換層，當(dāng)轉(zhuǎn)換梁截面過大時，設(shè)一層樓板已不能滿足平面內(nèi)樓板剛度無限大的假定。為了使理論假定和與實(shí)際相符，可在轉(zhuǎn)換梁梁頂和梁底同時設(shè)一層樓板，形成一個箱形梁，箱形梁的這種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，一般宜遍布全層設(shè)置，且沿建筑周邊環(huán)通構(gòu)成“箱子”，即稱箱式轉(zhuǎn)換層。箱式轉(zhuǎn)換層的重要優(yōu)點(diǎn)在于，轉(zhuǎn)換梁的約束強(qiáng)，剛度大，整體受力效果好，上下部傳力較為均勻，還可將其利用作為設(shè)備層，其缺點(diǎn)是施工復(fù)雜，造價較高。此外，轉(zhuǎn)換層還有厚板式轉(zhuǎn)換層、桁架式轉(zhuǎn)換層等。但大都因受力復(fù)雜且施工難度大、經(jīng)濟(jì)效益不高而實(shí)際應(yīng)用相對少。

二、高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計要點(diǎn)

1、高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置（或是樓層局部布置轉(zhuǎn)換層），且自身的這個空間既可以作為正常使用樓層，也可以作為技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)該保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。當(dāng)建筑物較高柔（如框架-優(yōu)秀筒結(jié)構(gòu)），整體剛度可能不足，在結(jié)構(gòu)豎向的一定部位設(shè)置水平剛性樓層（加強(qiáng)層），人為地加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體彎曲效應(yīng)，這時轉(zhuǎn)換層可同建筑物的加強(qiáng)層、設(shè)備層等統(tǒng)一考慮。對大底層上部為多塔的建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙樓的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層；8度區(qū)不宜超過第三層。

2、高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)要保證抗震性能

高層建筑要考慮的層面不是簡單的舒適度這樣的問題了，還要考慮抵御自然災(zāi)害的能力，我國近幾年來地震頻繁，受災(zāi)情況有目同睹，因此在高層建筑的實(shí)際中已把這個情況列為首要追蹤的關(guān)鍵性問題，下面就對減免自然災(zāi)害帶來的問題進(jìn)行思考，找出解決的策略。一方面由于地震震感極強(qiáng)，在高層建筑的轉(zhuǎn)換層設(shè)計上就要加強(qiáng)抵御震力的能力，對轉(zhuǎn)換層的上下層次要做重新的設(shè)計，盡可能的把上下的豎向構(gòu)架進(jìn)行重新的分配，對樓板也要進(jìn)行剪力的重新構(gòu)造，減弱平面內(nèi)的受力狀況，加強(qiáng)地震剪力的安置，這是至關(guān)重要的，不可忽視。

對帶轉(zhuǎn)換層的剪力墻結(jié)構(gòu)及帶轉(zhuǎn)換層筒體結(jié)構(gòu)這兩類轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)換層上下層間位移角及內(nèi)力變化情況的分析，可得出影響其抗震性能的主要因素，分別是：轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度、轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效剛度比、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)與其上層結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比。對帶轉(zhuǎn)換層筒體結(jié)構(gòu)其主要影響因素表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換層上部外筒的剛度、轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度和內(nèi)筒剛度對轉(zhuǎn)換層位置較高的帶轉(zhuǎn)換層的剪力墻結(jié)構(gòu)僅僅控制轉(zhuǎn)換層上、下樓層的側(cè)向剛度比是不夠的，還應(yīng)控制轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效剛度比，轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效剛度比越大，轉(zhuǎn)換層上下層間位移角及內(nèi)力突變情況越明顯，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)加以控制，使其盡量接近于1，且不大于1.3。帶轉(zhuǎn)換層的筒體結(jié)構(gòu)，如轉(zhuǎn)換層上部的外筒為框架，一般情況下不會發(fā)生剛度突變，但建立傳力途徑的變化仍然存在。

3、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的過度受力及軸壓比控制

（1）過度受力。高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不是我們想象的那么簡單，在這個過程中，樓層的梁面和柱面分別有兩種表現(xiàn)形式，從柱面來看，主要的突出表現(xiàn)有強(qiáng)柱和弱柱，從梁面來看主要由強(qiáng)梁和弱梁。不要輕視這兩個構(gòu)件，它們直接影響著轉(zhuǎn)換層的豎向負(fù)載能力以及構(gòu)架的內(nèi)力，在高層建筑施工期間，對施工的進(jìn)度和時間也有一定影響，尤其是在轉(zhuǎn)換層構(gòu)架與若干層構(gòu)架同時出現(xiàn)在施工階段的時候，這個構(gòu)架的內(nèi)力變化尤為突出，若不及時采取措施，必會因為施工階段轉(zhuǎn)換構(gòu)件的過渡受力而影響高層的進(jìn)度，造成高層建筑施工延時延工。

（2）控制軸壓比。高層建筑中轉(zhuǎn)換層還要注意軸壓的比率，盡量控制這個比率，我們知道，轉(zhuǎn)換層的支梁和支柱在內(nèi)交角的位置，有一個突出的應(yīng)力表現(xiàn)情況，由于深受水平負(fù)載以及垂直負(fù)載的雙重影響，柱子的橫截面，柱子的剪力，以及柱子的彎矩在相對條件下較小，所以軸壓力的承受力主要受框支柱所支撐，轉(zhuǎn)換層以上的墻體垂直負(fù)載和水平負(fù)載差不多都能借助板平面內(nèi)的剛度傳遞給落地剪力墻，因此要嚴(yán)格控制框支柱的軸壓比。例如，在一高層建筑實(shí)處，設(shè)計的方案是這樣的：抗震設(shè)計時框支柱的軸壓比小于0.6，砼的強(qiáng)度等級高于C20，但低于C30，采用螺旋箍圍繞框支柱全高密度較小，箍筋直徑要不足10，問距不足100rnm，這個設(shè)計方案，在真正實(shí)行的過程中限制了柱箍筋配箍率，減弱了轉(zhuǎn)換層柱的抗剪能力。因此要切合實(shí)際的對高層建筑進(jìn)行科學(xué)的檢測，確保萬無一失。

三、結(jié)束語

總之，任何事物的都要根據(jù)具體的實(shí)際的問題出發(fā)，根據(jù)客觀存在的條件，根據(jù)高層建筑中的實(shí)際問題，依據(jù)不同的特點(diǎn)和特征，適當(dāng)將物理學(xué)中的力學(xué)因素參考進(jìn)來，遵循事物發(fā)展的規(guī)律，尊重自然的情況下，設(shè)計出最佳方案。另外，在設(shè)計上不要循規(guī)蹈矩，打破以往的設(shè)計因素，確保方案設(shè)計的全面性、科學(xué)性，減少高層建筑施工中的風(fēng)險和難度。

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究:關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究

摘要：在現(xiàn)代高層建筑工程項目中，設(shè)計是確保工程質(zhì)量的根本前提，同時也是整個建筑工程項目建設(shè)的重要依據(jù)。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換層作為樓層的上下部之間的重要轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，且根據(jù)建筑功能的需要，不同的樓層的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計也存在較大的差異。而結(jié)構(gòu)又是確保整個工程質(zhì)量的重要部分，其設(shè)計質(zhì)量的高低與工程質(zhì)量的高低有著密切的關(guān)系。因而作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，為最大化的確保設(shè)計水平的提升，為整個工程質(zhì)量的提升奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；設(shè)計

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了更好地滿足高層建筑各部分結(jié)構(gòu)功能的正常發(fā)揮，就必須致力于設(shè)計水平的提升，才能更好地滿足當(dāng)前高層建筑多元化、復(fù)雜化的使用需求。那么作為新時期背景下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，應(yīng)如何在實(shí)際工作中加強(qiáng)對其的設(shè)計呢？筆者結(jié)合自身工作實(shí)踐，做出以下幾點(diǎn)分析。

1.概述高層建筑結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

1.1加強(qiáng)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性

為了更好地設(shè)計高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，作為設(shè)計人員對高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識，并通過查閱相關(guān)資料，總結(jié)設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題和不足，在設(shè)計過程中盡可能地結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行針對性的設(shè)計，才能最大化的確保設(shè)計的有效性。因此，在此基礎(chǔ)上，必須對轉(zhuǎn)換層的定義有一個基本的認(rèn)識。那么什么是轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)呢？

1.2關(guān)于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的定義的分析

隨著城市化進(jìn)程不斷的加快，城市土地資源的日益稀缺，高層建筑已成為我國建筑事業(yè)發(fā)展的重大趨勢，而作為新時期背景下的高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，往往為了滿足當(dāng)前人們對建筑功能需求日益增長的現(xiàn)狀下，給建筑留下更大的內(nèi)部空間，促進(jìn)建筑網(wǎng)狀的擴(kuò)大而降低墻體的修建規(guī)模，且為了在建筑結(jié)構(gòu)的上層開設(shè)小空間，就必須利用多層墻體而實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際設(shè)計過程中，很多設(shè)計人員會發(fā)現(xiàn)，由于豎向桿件難以貫通接地，這就難以達(dá)到高層建筑結(jié)構(gòu)與功能的銜接，此時就必須利用水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接下部的豎向桿件，以此來滿足高層建筑對各項功能的需要，而采用的這一建筑結(jié)構(gòu)就是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)[1]。

1.3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)中的重要作用分析

通過上述分析，我們對高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念有了一定的認(rèn)識，那么高層建筑的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有哪些功能呢？通常情況下，一般有以下幾種：一是在上下層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換過程中設(shè)計，此種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式主要在剪力墻結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)之中，從而創(chuàng)造出較大的內(nèi)部自由空間，二是在上下層柱網(wǎng)以及軸線變化時應(yīng)用，雖然轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)變化，但利用其將下層結(jié)構(gòu)構(gòu)成較大的柱網(wǎng)，因而主要在下層入口較大的外框筒應(yīng)用；三是轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的形式與軸線的布置，從而在上下層結(jié)構(gòu)中形成不對稱的結(jié)構(gòu)。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)中不同轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的類型較多，但主要有梁式、桁架式、厚板厚梁式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。因而為了確保設(shè)計的有效性，筆者結(jié)合自身工作實(shí)踐，就這幾種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略做出以下幾點(diǎn)分析。

2.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是最為常見的一種結(jié)構(gòu)形式。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主要是為了把墻轉(zhuǎn)換為梁柱，從而在結(jié)構(gòu)設(shè)計時為設(shè)計人員掌握更多的傳力途徑。因而在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加強(qiáng)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用具有十分重要的作用，不僅梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)簡單，且高層造價低，所以在高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。因而作為設(shè)計人員，必須在設(shè)計過程中充分考慮轉(zhuǎn)換梁所承受的來自豎向桿件的荷載力，并結(jié)合不同轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式的受力規(guī)律，針對性的確定設(shè)計方法，并在設(shè)計時充分考慮由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的不同和荷載作用的大小帶來的影響，以此從根本上確保梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性[2]。

2.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，其設(shè)計的重要的就在于如何設(shè)計節(jié)點(diǎn)，一旦節(jié)點(diǎn)受力較大，則極易導(dǎo)致剪切出現(xiàn)破壞，因而在設(shè)計過程中應(yīng)使得的提高配筋量，與此同時，由于桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高度方面的要求十分嚴(yán)格，所以必須對設(shè)計的高度進(jìn)行嚴(yán)格地控制，以最大化的避免由于地震的作用給建筑結(jié)構(gòu)形成破壞。加上此類結(jié)構(gòu)受力規(guī)律十分明顯，應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的靈活性和抗震性能，所以我們可以簡單地認(rèn)為其是對梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的升級和改造，而鋼筋砼作為轉(zhuǎn)換層的重要組成材料，在轉(zhuǎn)換層的樓面結(jié)合層內(nèi)應(yīng)設(shè)置此類結(jié)構(gòu)的上下桿件，但此類結(jié)構(gòu)的高度較高，且下部桿件界面的尺寸小，因而其雖然具有良好的整體性，在施工方面卻處理起來十分復(fù)雜。因而一旦在設(shè)計過程中節(jié)點(diǎn)設(shè)計不到位，就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，所以在設(shè)計中應(yīng)十分注重。

2.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

在現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，經(jīng)常由于上下柱網(wǎng)的軸線出現(xiàn)較大的錯開，而不得不利用厚板用于承重，因而為了滿足這一要求，就必須對厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行精心設(shè)計。但在設(shè)計過程中，必須充分考慮到，雖然利用厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能靈活地布置下層的柱網(wǎng)，也不用同下層結(jié)構(gòu)之間相互對其，但是厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的自重往往較大，且消耗的施工材料較多，加上在傳力過程中難題結(jié)算機(jī)構(gòu)，所以必須結(jié)合實(shí)際針對性地確定結(jié)構(gòu)的厚度，使其在承受荷載的同時保證整個結(jié)構(gòu)運(yùn)行的安全性[3]。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了做好上述幾種結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計外，在實(shí)際設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際針對性的確定建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的類型，并在設(shè)計過程中應(yīng)注意以下問題：

首先，由于在高層建筑中設(shè)置轉(zhuǎn)換層會導(dǎo)致其豎向的剛度出現(xiàn)變化，尤其是在地震的作用下極易形成諸多薄弱的環(huán)節(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致整個建筑的結(jié)構(gòu)的抗震性能下降，所以，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡可能地減少豎向構(gòu)件的使用，進(jìn)而減少轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在降低由于剛度突然變化的情況下帶來的影響的同時提高建筑的抗震性能，在此基礎(chǔ)上，高層建筑豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)盡量選擇位置較低的部位，尤其是在確定結(jié)構(gòu)形式時必須對其傳力路徑進(jìn)行確定之后進(jìn)行選擇，進(jìn)而為結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提升奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

其次，為了滿足高層建筑抗震設(shè)計的要求，需要對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層結(jié)構(gòu)的總體剛度進(jìn)行有效的處理，避免剛度突變地震作用下帶來的危害。因此，在設(shè)計過程中，通常采用加大截面尺寸、加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度、增加剪力墻等方法來強(qiáng)化剛度。

最后，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度要控制在地震作用影響的范圍之內(nèi)，不宜過大，也不宜過小，剛度太大，地震作用下容易增加建筑物地震發(fā)應(yīng)，剛度太小又會影響建筑物上下層結(jié)構(gòu)的受力作用。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，剛度的控制是非常重要，同時在材料的消耗方面也要進(jìn)行有效的控制[4]。

4.結(jié)語

綜上所述，對高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究具有十分重要的意義。作為新時期背景下的高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，必須充分意識到加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，并切實(shí)做好各種結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換層的設(shè)計，且結(jié)合實(shí)際針對性的確定結(jié)構(gòu)的形式，以最大化的確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，為整個高層建筑的施工提供科學(xué)的施工依據(jù)，為整個高層建筑工程質(zhì)量的提升奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計研究:高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計

【摘要】隨著我國建筑建設(shè)技術(shù)水平的不斷提升，高層建筑成為了當(dāng)前建筑建設(shè)的主要對象，而設(shè)計人員在當(dāng)前對高層建筑進(jìn)行設(shè)計的過程中，開始面臨越來越多的轉(zhuǎn)換層的問題。本文介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層各種結(jié)構(gòu)形式，探討了其設(shè)計原則和設(shè)計要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】高層 結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)換層 設(shè)計

前言

一般而言，當(dāng)高層建筑下部樓層豎向結(jié)構(gòu)體系或形式與上部樓層差異較大，或者下部樓層豎向結(jié)構(gòu)軸線距離擴(kuò)大或上、下部結(jié)構(gòu)軸線錯位時，就必須在結(jié)構(gòu)改變的樓層布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。因此，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置，且自身的這個空間既可作為正常使用樓層，也可作為技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對底層大空間多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。

一、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)

高層建筑轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)

1、粱式轉(zhuǎn)換

粱式轉(zhuǎn)換層是目前高層建筑中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式，其傳力途徑為上部墻—轉(zhuǎn)換粱—下部柱。具有傳力直接、明確和清楚的優(yōu)點(diǎn)，便于工程計算、分析和設(shè)計，且造價較為節(jié)省，據(jù)資料統(tǒng)計，粱式轉(zhuǎn)換層數(shù)量約占轉(zhuǎn)換層總量的77％。轉(zhuǎn)換梁的截面高度為0.8- 6m，高層建筑帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的絕大多數(shù)為梁式轉(zhuǎn)換層。

2、箱式轉(zhuǎn)換

是單向托粱和雙向托粱同上、下層較厚的樓板澆筑成一整體共同工作，從而形成剛度較大的箱式轉(zhuǎn)換層。

3、板式轉(zhuǎn)換

當(dāng)轉(zhuǎn)換層上下柱網(wǎng)錯開較多。布置又不規(guī)則，難以用梁直接承托時，則需要做成厚板，形成板式轉(zhuǎn)換層，從抗剪和抗沖切考慮，轉(zhuǎn)換板厚度往往很大，實(shí)際轉(zhuǎn)換板厚度可達(dá)2.0- 2.8m，板式轉(zhuǎn)換層的下層柱可以靈活布置，但自重很大，材料耗用多，拖工難度大。

4、桁架轉(zhuǎn)換

桁架分為空腹桁架與實(shí)腹桁架兩種。桁架轉(zhuǎn)換層與梁式轉(zhuǎn)換相比，受力狀態(tài)更明確，可使用空間更大，自重小，抗震性能好，但其節(jié)點(diǎn)設(shè)計難度大，“強(qiáng)斜腹桿、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”是桁架轉(zhuǎn)換層設(shè)計的基本原則，而節(jié)點(diǎn)的受力狀態(tài)復(fù)雜，容易發(fā)生剪切脆性破壞，造成計算配筋多，施工不便，限制了桁架轉(zhuǎn)換的應(yīng)用。桁架轉(zhuǎn)換層設(shè)計中應(yīng)注意以下問題：首先是桁架轉(zhuǎn)換層一般要求高度在3m以上，當(dāng)層高較小時斜壓腹桿形成超短柱，在地震作用時容易產(chǎn)生脆性破壞；其次是要保證上弦節(jié)點(diǎn)與上部集中荷載的中心對齊，充分發(fā)揮桁架的受力優(yōu)勢；在上下弦和斜拉腹桿中施加預(yù)應(yīng)力，可以顯著減小構(gòu)件截面，經(jīng)濟(jì)效果好。

5、斜柱轉(zhuǎn)換

斜柱轉(zhuǎn)換式是較為特殊的一種結(jié)構(gòu)型式，它可以較好地發(fā)揮混凝土的受壓性能，形成更多更好利用的建筑空間。斜柱轉(zhuǎn)換中會產(chǎn)生較大的水平荷載，在實(shí)際工程中可以結(jié)合建筑物的平面布置，通過加設(shè)圈梁或拉梁，使其以最短的路徑相互平衡。轉(zhuǎn)換斜柱盡可能通過較多的樓層，以減小其在上下樓層產(chǎn)生的水平力，使轉(zhuǎn)換層設(shè)計更加方便。

6、巨型框架轉(zhuǎn)換

巨型框架是目前國內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個重要方向，它由豎向筒體或巨型柱與一道或多道大梁組成，具有良好的抗震性能。也可認(rèn)為是多次梁式轉(zhuǎn)換。巨型框架要采用模擬施工過程的設(shè)計方法，在未形成巨型結(jié)構(gòu)之前應(yīng)合理地解決臨時支撐和保證足夠的抗側(cè)剛度；巨型梁以下幾層范圍內(nèi)的柱內(nèi)存在拉應(yīng)力，應(yīng)按受拉構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計。

二、轉(zhuǎn)換層的設(shè)計原則

1、轉(zhuǎn)換層的豎向布置

帶有轉(zhuǎn)換的高層結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的路徑，可以沿高層建筑的高度方向一處或多處靈活布置；也可根據(jù)建筑的使用功能要求，在樓層某些局部布置相應(yīng)的轉(zhuǎn)換層，可根據(jù)自身的特點(diǎn)作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，在轉(zhuǎn)換層的設(shè)計中應(yīng)確保轉(zhuǎn)換層具有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證豎向剛度不能過大。如果對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房與塔樓的交接樓面處，并加大樓面轉(zhuǎn)換梁、板的尺寸和厚度，目的是和上下樓層的剛度保持接近，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，進(jìn)而地震對高層建筑的危害。

2、高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置

實(shí)驗研究證明，底部的轉(zhuǎn)換層設(shè)置的越高，轉(zhuǎn)換層所在層上、下層剛度的變化也就越大，在荷載的作用下轉(zhuǎn)換層上、下層內(nèi)力傳遞途徑的突變就越明顯；除此之外，高層建筑轉(zhuǎn)換層的位置越高，落地剪力墻因受彎也就更加容易出現(xiàn)裂縫，從而使框支柱的內(nèi)力增大，造成轉(zhuǎn)換層附近上部墻體易于破壞。總而言之，高層建筑轉(zhuǎn)換層位置越高對建筑的抗震越不利。對于底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)而言，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件（如：柱、剪力墻等）久不能直接連續(xù)貫通落地，因此，這就要求建筑結(jié)構(gòu)師在設(shè)計是必須設(shè)置具有更加安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

3、抗震等級

對于一般工程來說，其轉(zhuǎn)換層以下為框架- - 剪力墻結(jié)構(gòu), 轉(zhuǎn)換層以上為純剪力墻結(jié)構(gòu), 是多種結(jié)構(gòu)形式共存的復(fù)雜高層建筑, 因而不能像單純的框架結(jié)構(gòu)或者剪力墻結(jié)構(gòu)那樣籠統(tǒng)地確定抗震等級, 而應(yīng)該嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范的不同章節(jié), 有針對性地分別確定結(jié)構(gòu)體系各部位不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級。該工程屬框支剪力墻, 高度98 .7m, 6 度設(shè)防, 框支框架等級為二級, 剪力墻底部加強(qiáng)部位為二級, 非底部加強(qiáng)部位剪力墻為三級。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題要點(diǎn)

1、轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度分布

對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)來說豎向剛度突變是設(shè)計人員不可避免的、也是最復(fù)雜的問題。抗震設(shè)計時，為了保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層主體結(jié)構(gòu)的總剪切剛度滿足的要求，常常要采用加大轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件（主要是優(yōu)秀筒體）截面尺寸、提高其混凝土強(qiáng)度等級、增設(shè)剪力墻等方法。這里由兩個問題值得注意:

（1）筒體截面尺寸增大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)地震總反應(yīng)增大以及筒體在整個下部結(jié)構(gòu)抗側(cè)總剛度中所占的比重變得更大，筒體所承受的地震荷載呈現(xiàn)級數(shù)增大的趨勢，此時作為抗震第一道防線的筒體的安全設(shè)計更應(yīng)得到充分重視。

（2）在增設(shè)剪力墻來提高抗側(cè)剛度時，要注意整體剛度的均勻分布，保證剛度中心與質(zhì)量中心盡可能重合，避免由于兩者偏心引起的建筑物整體扭轉(zhuǎn)。

2、剪力墻的合理布置對上下剛度傳遞的影響

前面提到要使上下兩種不同結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力得以準(zhǔn)確傳遞，首先要盡量避免轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度突變，這個問題可從兩方面解決：

（1）減少上部剛度，即上部住宅能不設(shè)剪力墻的部位就不設(shè)剪力墻，墻肢在滿足軸壓比的前提下盡量短;

（2）加大下部剛度，在建筑使用功能允許的條件下，可在大空間層的適當(dāng)部位設(shè)置若干落地剪力墻，同時注意落地剪力墑的布局應(yīng)均勻、對稱，避免過于集中。

3、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的合理選擇

在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，存在著轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度合理值的問題。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過大時，一方面引起地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)豎向剛度的突然增大，使轉(zhuǎn)換層上下層處于更加不利的受力狀態(tài)，另一方面材料用量增加，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性不合理。當(dāng)轉(zhuǎn)換層剛度過小時，上部框支部分的豎向構(gòu)件與其它豎向構(gòu)件之間可能出現(xiàn)較大的沉降差，從而在上部結(jié)構(gòu)中與該部分豎向構(gòu)件相連的水平構(gòu)件中產(chǎn)生明顯的次應(yīng)力，導(dǎo)致其配筋增加。這一點(diǎn)在正交主次轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換次梁中表現(xiàn)最為突出，此時不僅轉(zhuǎn)換次梁要選用合適的截面尺寸，還要保證轉(zhuǎn)換主梁具有足夠的剛度，以減小因轉(zhuǎn)換主梁撓度引起轉(zhuǎn)換次梁的支座沉降而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的次應(yīng)力。

結(jié)論

轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前高層建筑設(shè)計人員普遍面臨的一項工作，直接決定著該建筑設(shè)計方案對于用戶需求的滿足程度，并且影響高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。