高層建筑轉換層結構形式及設計方法分析

楊全洲

摘 要：隨著時代的進步和社會經濟的發展，我國建筑行業發展迅速，高層建筑數量越來越多；隨著人們生活質量的提高，對高層建筑也提出了更高的要求，高層建筑轉換層結構得到了較為廣泛的應用。轉換層結構設計并不是一項簡單的工作，需要綜合考慮諸多方面的因素，提高設計質量。本文簡要分析了高層建筑轉換層結構形式及設計方法，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構形式

城市化進程在逐步的加快，人們對高層建筑的功能提出了更高的要求，開始趨向多樣化和全面化發展。如今，經常見到的建筑物結構形式就是利用墻體和柱網來分開民用住宅和公共場所，促使各自的使用需求得到有效滿足。那么這就需要將轉換層應用過來，促使這種結構變化形式的過渡有效實現，各自的需求功能才能得到滿足。

1 轉換層的定義及設計原則

（1）轉換層概述：在高層建筑中，如果結構下部有著較大的受力，上部結構有著較小的受力，為了促使建筑安全性得到保證，就需要保證下部結構足夠的牢靠，因此布置的下部結構應該有著較大的剛度和較多的墻體，上部結構會逐漸減少墻柱的數量，那么就需要對柱網進行擴，這樣相較于建筑下部的活動空間，建筑物上部有著更大的活動空間。為了促使建筑的功能需求得到滿足，就需要創新傳統的設計方式，將轉換層結構給應用過來，促使人們多樣化的功能需求得到滿足。

（2）設計原則：通過實踐研究表明，將轉換層設置于建筑物中，可以改變它的豎向剛度，促使結構的抗震能力得到有效降低，為了避免出現這種問題，就需要將這些原則貫穿于設計過程中；在對轉換層進行設置的過程中，選擇的豎向構件應該直接落地，因此需要結構轉換的豎向構件會影響到剛度，結構抗震能力會得到降低；另外，要按照宜低不宜高的原則來將轉換層結構設置于高層建筑豎向位置較低的地方；優化轉換層結構，選用的換層結構形式的傳力路徑應該是明確的，這樣結構分析設計工作才可以更加順利的進行。要嚴格控制轉換剛度，盡量設置較小的剛度，這樣建筑物的安全性和經濟性才可以得到保證。

2 高層建筑轉換層結構形式及特點

（1）梁式轉換：如今，梁式轉換是高層建筑垂直轉換中最為經常用到的結構形式，它有著十分直接明確的傳力途徑，經過轉換梁，上部墻可以向下部柱傳遞受力，這樣整個建筑物的使用功能就可以得到保證。采用這種轉換方法，工程計算、分析以及設計起來比較的簡單，不需要較高的成本造價，因此，得到了較為廣泛的應用。

（2）箱式轉換：這種轉換方式是澆筑單向托梁、雙向托梁以及上下層較厚的樓板，使其成為一個整體，這種轉換層有著較大的剛度。

（3）板式轉換：如果轉換層上下柱網有著較多的錯開，沒有按照次序來進行布置，無法采用梁進行承托，就需要應用板式轉換層，設置的轉換板厚度應該在2～2.5m之間，這樣它的抗剪能力和抗沖切能力才可以得到有效提高。這種轉換層可以靈活擺動它的下層柱，但是因為有著較大的自重，需要花費較多的材料，并且有著較大的施工難度。

（4）斜柱轉換：這種轉換層可以將混凝土可壓縮性能的優勢給充分發揮出來，擴大建筑的利用空間。將這種轉換層給應用過來，水平荷載會得到增大，為了解決這個問題，就需要將圈梁或者拉梁添加于轉換層施工過程中，選擇最短的路徑。在施工過程中，需要分擔斜柱轉換層的荷載，那么就需要在更多的樓層來連接轉換斜柱，這樣轉換層的安全才可以得到有效保證。

3 轉換層結構構件設計

（1）框支柱：通常利用軸壓比來確定框支柱截面尺寸，還需要促使剪壓比得到滿足；框支柱的延性會受到軸壓比的影響，因此要想促使框支柱的延性得到保證，就需要對它的軸壓比嚴格控制。因為工程框支柱為一級的抗震等級，那么就需要保證軸壓比不大于0.6；如果有著較大的截面尺寸，那么就需要保證軸壓比在0.55以下。另外，配箍率也會影響到它的延性，那么相較于一般的框架柱，支柱就有著更大的配箍率?？蛑е寝D換層結構中非常重要的組成部分，對于結構質量來講，會直接收到它的安全性的影響。因此，就需要用相應的增大系數來乘以柱端剪力和柱端彎矩，在對每層框支柱的承受剪力和進行計算時，對30%的基底剪力直接選取，要嚴格依據相關的程序來進行計算，我們假設樓板有著無限大的剛度，那么結合豎向構件的剛度，來分配水平剪力。因為框支柱的剛度比底部剪力墻剛度要小，那么框支柱只有較小的剪力。

（2）框支梁：框支梁的設置，可以促使框支剪力墻的抗震性能得到保證。要結合剪壓比，來控制框支梁截面尺寸，要按照兩倍的上墻厚，來設置它的寬度，保證其不小于40cm。要結合跨度，來確定高度。在施工過程中，框支梁的梁寬需要保證在80cm。因為其有著較大的受力，那么在結構設計過程中，需要將一定的安全儲備留設出來?？蛑Я嚎v筋為2級的抗震等級，那么就需要保證它的配筋率在0.4%以上?？蛑Я旱呐浣盥室幎ǖ氖遣恍∮?.8%；因為框支梁沒有均勻的受力，有著較大的軸力存在于梁中，那么就需要保證配備的腰筋量符合相關的要求，這樣才可以順利的施工?？蛑Я菏强拐鸬闹匾獦嫾?，要將強剪弱彎的原則給執行下去，如果有著較多的縱筋數量，那么就需要對箍筋進行強化。

（3）轉換層樓板：轉換層對框支剪力墻進行了劃分，上下兩部分有著不同的受力情況。在上部樓層中，有分配原則存在于外荷載產生的水平力中，要對各片剪力墻的等效剛度比例充分考慮。在下部樓層中，相較于落地剪力墻間剛度，框支柱剛度存在著很大的差別，落地剪力墻主要承擔著水平剪力，那么轉換層處就有著不均勻的荷載，轉換層樓板有著十分大的作用，需要分配上下部分剪力，并且轉換層樓板有著較大的受力和較大的變形，那么為了發揮功能，就需要保證剛度符合相關的要求。

（4）構造措施：轉換梁截面尺寸的確定，通常情況下，有剪壓比來進行計算，這樣含箍率才可以符合相關要求，并且避免有脆性破壞問題發生。在對轉換梁支座截面處剪力設計值進行確定時，需要對上部受力的不對稱性以及其他因素進行考慮。

4 結 語

通過上文的敘述分析我們可以得知，為了促使高層建筑的安全和功能需求得到保證，就需要將轉換層應用過來。不同的建筑結構有著不同的情況，那么就需要對差異化的轉換層類型進行選擇。在施工過程中，需要嚴格依據相關要求來進行，對每一個環節的施工質量嚴格控制，要對各個構件體系充分了解，將它的長處給充分發揮出來，促使轉換層質量得到有效保證。本文簡要分析了高層建筑轉換層結構形式及設計方法，希望可以提供一些有價值的參考意見。

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