高层建筑转换层设计及作用分析

高层建筑结构设计论文教授推荐10篇之第四篇：高层建筑转换层设计及作用分析

　　摘要：对转换层结构设计进行了解，依据设计方法和结构内容上的分析过程，结合工程实例进行了具体的设计分析及情况阐述，对施工中需控制的要点设计进行了分析，对设计中需要注意的高度和位置问题提出了控制。

　　关键词：转换层设计； 转换层结构； 结构设计； 设计分析；

　　Abstract:

　　The structural design and the conversion layer as part of it were understand.According to the design method and the analysis process on the structure content,combined with the engineering examples,the specific design analysis and situation are elaborated,and the key points that should be controlled during the construction are carried out.Analysis,control of the height and position issues that need to be noted in the design.

　　Keyword:

　　transfer layer design; transfer layer structure; structural design; design analysis;

　　高层建筑是建筑工程的发展趋势，高层建筑的出现极大提升了土地资源的利用率，实现了建筑物多功能化应用的需求，但是楼层高度的增加及其空间分布对转换层的设计提出了更高要求。

　　1 转换层设计及作用分析

　　转换层设计要基于建筑内部结构进行对应功能的调节，依据不同楼层所在位置结构对转换层的性能、功能作出要求，使其能承接上方楼层结构实现部分功能、基于下方楼层结构实现功能转换，通过对设施、空间等要素的搭配设计了解及分析结构需求，结合高层建筑中的结构承载进行商业、住宅等多种类型的需求了解。对综合体建筑（商用、住宅等类型）的空间结构进行了解，基于空间跨度和受力影响选定转换层位置，结合功能划分了解建筑的结构划分的设施条件，明确设计标准及环境安全以进行设计方法的选择。转换层主要是通过改善建筑整体受力进行梁、柱等内容的优化，依据构件分布对结构形式及类型体系进行要求，结合建筑自身所要传达的内容特点进行设计模式的选择，使其作用能基于合理设计进行荷载条件平衡。明确转换层的荷载状况进行受力情况分析，保障合理使用的基础寿命及内应力强度调整，针对结构设计应考虑的方法特点进行灵活分析，保障建筑的受力平衡及设计效果进行安全控制，依据刚度、强度等性能需求对转换层所用材料、技术提出要求。

　　2 不同类型转换层结构和设计方法

　　转换层结构能改变水平方向的受力，依据垂直方向上的结构性能控制变形、裂变等隐患，针对不同类型结构的材料内容、设计方法的应用进行分析，对转换层设计产生更加清晰及详细的作用了解。

　　2.1 梁式转换层结构

　　梁式转换层通过直接传导的作用连接上下结构，使设计人员可针对功能、造价进行结构强化，基于造价条件进行钢筋、混凝土等材料结构的设计，明确转换梁的标准控制设计条件。根据设计应用下的楼层高度及结构上下受力差异，将设计形式与材料控制进行跨度距离的要求，依据结构配筋和承载条件进行截面尺寸控制，明确钢筋分布与截面承载的受力关系。依据上部承载中常用的框架结构进行截面设计，依据下部结构的悬挂力进行墙体设计，依据平衡受力状况进行设计相关的方法作用要求设计，结合梁所处位置的性能设计进行结构稳固性设计。

　　2.2 桁架式转换层结构

　　桁架式转换层的设计需结合结构整体条件进行结构层设计，使用钢结构进行位置中的桁架搭建及层面设置，可通过加入固定数量的腹杆将桁架的弦杆用于楼面设计，根据上下结构层设置进行整体受力状况的自重要求。其设计应用应结合荷载条件及抗震条件，形成对结构自重所能影响的侧面刚度以及弯矩，进行结构内力和设计要求下的标准作用分析，针对抗震性能需求进行力的集中点、分散点的设计，针对应用时难度变化进行技术要点的规定以及框架内容的优化。明确设计中可采用的整体结构对施工过程进行性能调节，明确转换层所要保障的承载、安全等与自重相关的性能条件，对技术质量及设计控制进行结构应用方面的测试，针对此结构的自重优势进行与其他类型相比较的承载性能差距，不断优化设计时的性能控制和受力调节。

　　2.3 厚板后梁式转换层结构

　　厚板后梁式转换层结构适用于上下柱网轴线错开较多的建筑结构，采用厚板转换层来实现结构对接，具有很强的工程应用灵活性，但是厚板后梁式的转换层重量较大，使用的承重材料较多，而且厚板式转换层是一个完整的整体，刚度较大，造成上层结构的布置困难，受力状况模糊，不方便配筋计算。由于增加了暗梁，再加上其上部承载重量较大，对下部结构的稳定性造成一定的影响，如果发生较为强烈的振动，会造成厚板的应力沿着竖向方向发生激增，上下层受力严重不均，甚至会发生裂缝现象。厚板转换层结构设计通常先进行三维空间内力分析，尤其是对转换层边界形状不规则、荷载分布复杂等特殊情况进行有线单元的应力分析，从而得出相应的内力计算结果、内力组合和配筋方式，同时模拟竖向荷载下的弯曲、剪应力、局部应力等数据。

　　3 建筑转换层结构设计中的注意事项

　　3.1 确保转换层刚度

　　转换层高度的变化会影响结构刚度及性能强度，高层建筑中的设计通常将转换层结构作为重点内容，依据整体质量需求将转换层的荷载情况进行设计分析，基于结构中可能出现的突变反应进行薄弱位置上强化设计。根据建筑整体的刚度要求进行设计条件内刚度测试，使转换层刚度能基于上部结构进行控制调整，依据剪力墙结构进行墙体厚度、混凝土用量上的控制，基于结构强度进行设计方案内数据应用控制及刚度性能控制。根据墙体分布方位进行结构布置方面要求，保障抗震性能使设计能依据项目等级标准进行材料刚度要求，在应用设计时能基于刚度控制进行建筑性能控制。

　　3.2 合理安排转换层位置

　　转换层的位置应结合建筑受力进行适宜设计，建筑受力应结合现场测量以整体高度和结构自重为标准，在设计中统计影响准确数据的受力变化及种类。明确位置条件应根据怎样的受力标准进行设计应用，基于技术难度和适宜高度进行转换层位置设计及内容安排，保障其位置中的应用内容不会影响结构性能，尽可能在较低的楼层环境下进行位置确定，减少对结构受力的影响及设计条件的破坏（图1）。

　　图1 转换层位置设计  

　　（a）24层的建筑结构设计；（b）转换层位置（第4层）

　　4 转换层结构施工设计分析

　　4.1 钢筋施工

　　钢筋构件下的结构内容需要混凝土、水泥等材料进行强度控制，依据框架含筋率进行钢筋稳定性设计，结合施工中的浇筑环节进行钢筋的固定、支撑等方面的工作，采取较为适宜的操作进行构架搭建方面的要求。明确框支架内容进行钢筋施工内的长度、数量等方面材料控制，结合安装过程防治定位钢筋变形，要基于结构支撑位移情况控制钢筋的绑扎，针对受力情况进行结构荷载、标准条件内施工设计要求，针对结构中的变形、裂缝等常见现象进行受力隐患的查找。依据设计工序进行预留位置的梁体控制，结合材料使用将绑扎钢筋进行精准标记。

　　4.2 混凝土施工

　　转换层中的混凝土使用要结合质量因素进行施工设计，明确高层中的稳固结构需要使用适量的混凝土，依据施工内的结构空间进行体积、自重等方面的转换层控制，结合过程中的模板使用进行系统作用的调节。在系统设计中将支撑结构与使用框架进行质量要求，结合混凝土结构容易导致的裂缝、孔洞问题进行振捣工作的设计，依据结构中的模板、钢筋等内容条件进行工序设计。了解混凝土作用下的结构强度进行用量、位置的标准设计，依据转换层高度进行施工工具、流程设计等方面控制，依据施工高度进行建筑环境内的高新技术引入，结合环境中的工程设计进行混凝土施工内结构分析。

　　4.3 转换层裂缝的控制

　　转换层需要承载上部结构中数量较多的楼层荷载，在施工中针对结构强度及性能需求，将影响结构性能的裂缝现象进行重要放置，了解裂缝的出现会破坏高层设计完整性，将设计中的模板、系统等内容进行相应的施工控制。应用模板时要根据设计版图进行尺寸、轴线的控制，依据空间跨度进行模板支撑下的技术保障，结合施工中的支撑点设定进行适当的模板效果保护，依据系统组成及其重要作用进行流程监控，防止支撑体系内的数据应用及防治措施不能基于设计进行管理。明确设计中对材料应用存在怎样的比例和用量要求，使埋件位置的设计能基于裂缝控制前提，保障结构设计中的设备安装及隐患防治等工作能顺利开展。

　　5 基于实例的高层建筑转换层结构设计分析

　　某工程建筑为高层商住一体楼，共29层，其中地下2层，地上27层。地上1~3层为商铺，每层层高4.5 m,第4层为转换层，层高为5.7 m,5层及以上各层为住宅，采用剪力墙结构，层高均为3 m.结构体系为部分框支剪力墙结构，建筑总高度为88.65 m（含室内外高差0.45 m），工程抗震设防等级VI度，地震基本加速度值为0.05 g,建筑的场地类别II类，设计特征周期值为0.35 s,属于稳定适宜建筑场地。

　　5.1 转换层结构布置

　　通过了解大量案例及试验数据可知，转换层位置的改变会影响上下结构中突变现象，位置过高会使更多内力作用于转换层导致墙体、结构中隐患，应在结构布置中减少突变发生、保障框架构件安全。从建筑的竖向受力来了解结构的抗侧刚度，会发现在公共空间内通常都会布置能够上下贯通的结构内容，使结构的连通能基于荷载状况进行刚度要求。依据剪力墙应用下的墙体厚度和框架内容，对墙体设计进行托梁、柱网等布局内容上性能控制，基于空间设计将应用中的剪力墙内容进行作用体系设计，将合理的框架内容进行转换层布置结构调节。

　　5.2 转换层构件的设计

　　根据建筑上下结构中的空间大小进行设计要点制订，结合构件相关的剪力墙、转换梁等内容进行设计分析。对于建筑的底部空间进行落地式结构的应用，明确剪力墙布置中的纵横向结构设定，将突变出现进行空间刚度上的承载环境控制，依据剪力传递控制对构件承载情况进行设计调节，使部分剪力能通过传递作用于落地墙或被内力强度所抵消，减少竖向的洞口设计使对应部位能有强度上的保障。针对转换梁中的钢筋使用进行剪力情况考虑，针对洞口部位和加强构件进行设计上的箍筋配置，依据墙体厚度对直梁宽度进行要求，了解箍筋配置进行截面尺寸剪压比控制。

　　5.3 转换层抗震设计

　　地震影响会使建筑受力情况发生超出设计的改变，当高层出现损坏时力会集中在转换层进行持续破坏，结合位置设定将抗震设计融入转换层结构内，结合高度、抗剪等方面综合因素进行抗震性能控制，依据工程所使用的框架结构进行构件受力了解。本工程由于采用了框支剪力墙结构作为转换层结构，建筑高度为88.65 m,抗震设防等级为VI度。转换层（4层）属于高位转换，1层至转换层及转换层以上两层为剪力墙的底部加强部位。框支框架和底部加强部位的落地剪力墙抗震等级为一级，转换层以上两层非落地剪力墙的抗震等级为二级，非底部加强部位的剪力墙的抗震等级为三级。转换层越高，地震的发生越容易产生对建筑物的破坏。因本工程的转换层大于3层，故框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应比转换层数不大于2层的结构提高一级。

　　6 结束语

　　了解转换层结构中应结合的设计方法及类型内容，对空间、受力、材料等相关要求进行了设计分析，明确转换层所要保障的结构安全进行了施工、实例等方面分析，对结构设计中需要控制的性能、材料进行了分析要求。

　　参考文献
　　[1]蔡团兴。浅析高层建筑转换层结构的施工[J].民营科技，2010（10）：299.
　　[2]列国圃。带转换层的某高层建筑结构设计[J].居舍，2019（15）：100,146.

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