研究带结构转换层的高层建筑结构设计要点

 摘 要：基于带结构转换层的高层建筑结构设计要点分析，首先要分析结构转换层的功能，然后阐述，带结构转换层的结构设计原则，最后详细探讨高层建筑结构转换的形式和高层建筑转换层结构设计要点，其主要内容有：选取构件并设计配筋和转换梁、控制轴压比和落地剪力墙的间距、刚度的保证与设计空间。

关键词：结构转换层；高层建筑；结构设计

在经济的社会发展的不断推动下，人们对生活水平的要求也得到不断提升，人们更喜欢舒适的居住环境。在建筑结构的设计中，要满足人们对与住宅的需求，所以高层建筑的结构更加多样与复杂。在高层建筑结构设计中，逐渐突破了传统的设计，在楼层中使用了转换构件，通过这种方式，起到过度和衔接的效果。根据这种配件的使用，高层建筑的其他部分功能得到了较好的发挥，现对带结构转换层的高层建筑结构设计进行如下分析。

1 结构转换层的功能分析

设计人员从结构功能的角度设计高层建筑，主要是为了体现三种结构形式：

首先是结构型式的转换，这种情况主要被应用在框剪结构和剪力墙结构中。设计人员将结构转换层中的上部结构转变为下部结构，从而增加下部的空间。

其次是柱网或是轴线转换。这种结构的上下部结构型式并没有发生改变，但在转换层构件的应用下，下部楼层柱网扩大，更好的满足外部框筒的空间需求。

最后是结构型式和轴线型式的转换。这种情况主要是将，剪力墙转换为框架，错开楼层柱网和楼层轴线，使上下部结构不对称。

2 带结构转换层的结构设计原则

在高层建筑设计中，应用转换层会导致其竖向刚度发生变化，降低抗震能力。设计人员在实际设计中，要遵守相应的设计原则。首先是尽量选取直接落地的竖向构件，在转换结构的过程中，要认真记录其竖向刚度的变化，一旦刚度发生突变要立即做出调整。其次是设计人员要在转换层的竖向位置，选取比较低的点。最后是针对传导例的途径，要得到有效的控制，对于转换刚度的选取，最好选大不选小。通过这些原则，降低建筑结构发生突变的几率，防止建筑结构受到破坏。

3 高层建筑结构转换的形式分析

3.1 箱式转换。首先箱式转换需要结合双向或是单向的两个力实现，需要设计人员使用相邻的两层厚楼板，将其结合成一个整体，共同实现转换层的刚度转换。

3.2 梁式转换。在高层建筑中，梁式转换使用的范围比较广，其转换层的截面一般是0.8-6m。设计人员要设计一条明确的路线，然后从上部墙直接将力传递给下部的柱子，为建筑工程的计算和研究，带来方便。

3.3 板式转换与斜柱转换。其中板式转换主要是使用木板作为转换层，然后在转换层厚度的作用下，凸显较好的耐力效果。工作人员要具体分析上下部分的差异，当上下相差比较大，没有秩序，可以应用这种转换形式。但是这种手段也有一定弊端，在施工中比较复杂，施工难度较大。在斜柱转换中，主要是充分发挥混凝土的可压缩性，然后增加建筑的利用空间，但是这种手段，会增加水平荷载。在斜柱转换层使用中发，要设置圈梁或是拉梁，更好的连接楼层，增加建筑的安全性。

3.4 桁架转换与巨型框架转换。桁架转换与其他转换形式相比，有着更为清晰的受力途径，在使用中更加灵活，有更强的抗震性能。但是这种设计形式，比较复杂，容易受到多种因素的影响。这种转换在实际操作中，拥有较多的节点，很难剪切，需要使用大量的配筋。如果在实际设计与建设中，要使用桁架转换层，要控制层高，并确保其大于3m，以上的重心必须与节点对其。针对巨型框架转换的使用，主要有多个梁式转换层组成，其抗震效果与抗侧刚度都比较好。

4 高层建筑转换层结构设计要点

设计人员在进行高层建筑结构设计中，要掌握其重点与难度，能够详细分析结构构件的使用与跨度。针对混凝土的等级进行分析，例如大体积混凝土，楼层高且自重大，模板支撑要求高。设计人员要结构自身的实际情况发，制定合理的设计手段。

4.1 选取构件并设计配筋和转换梁。设计人员要详细了解高层转换层的结构设计特点与原则，能够认真遵守施工的结构特点。这个过程首先要选取合适的楼层，然后设计落地构件的位置，确保其处于均匀对称的位置上。针对落地构件的使用，其质量也要经过严格的检查，满足工程对抗剪刚度与抗弯能力的要求。在施工配筋设计的过程中，设计人员要根据支座负弯矩衰减的特点，将其固定到支座上发，并杜绝弯筋的出现。设计转换梁的时候，设计人员要考虑综合转换梁的内力情况，然后针对内力的大小与受力分析。整个过程要明确转换梁与上部的结构，为之后的设计奠定基础。据研究，把转换梁当做深梁的受拉翼缘，可以获得更仕的效果

4.2 控制轴压比和落地剪力墙的间距。设计人员要结合工程的技术手段，以及垂直或水平荷载进行分析。由此得知框支柱在垂直或是水平作用下的剪力比较小，需要承担轴压力，所以要对轴压比进行控制。针对抗震效果的分析，保证高层建筑的轴压比小于0.6，从而避免对剪力墙造成影响。一些特殊情况，可以使用比较后的楼板，通过双向双面的钢筋，提升整体的转换效果。双面双向钢筋的使用，还需要增加斜筋，然后改变地震带来的效果。这种做法的原因是，地震会促使高层建筑的转换层发挥改变，内部受力有所增加。所以控制剪力墙的间距，能够在一定程度上提升高层建筑的抗震能力。

4.3 刚度的保证与设计空间。设计人员要认真进行转换层上下刚度的选择，能够避免刚度变化过大。在整个设计中，要保证刚度变化的数值与1较为接近，但不能超过2。为了更好的增加空间层的刚度，设计人员可以从洞口的形式、落地墙的厚度以及剪力墙入手。一般来讲，高层建筑转换层，通常设置在2-3层的位置，如果设备转换层的设计形式，常高于传统形式，在4-5层。通过这种手段能够更好的利用空间，提升上下层的衔接效果，避免造成空间浪费。

5 结语

高层建筑设计中，应用转换层会导致其竖向刚度发生变化，降低抗震能力，从而提升高层建筑整体的抗震效果。设计人员在实际设计中，要遵守相应的设计原则，分析上下部分的差异，当上下相差比较大，没有秩序，可以使用合理的转换形式。但是这种手段也有一定弊端，在施工中比较复杂，施工难度较大。这个过程首先要选取合适的楼层，然后设计落地构件的位置，确保其处于均匀对称的位置上。设计人员要详细了解高层转换层的结构设计特点与原则，能够认真遵守施工的结构特点。一些特殊情况，可以使用比较后的楼板，通过双向双面的钢筋，提升整体的转换效果。双面双向钢筋的使用，还需要增加斜筋，然后缓解变地震带来的影响。

参考文献

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