高层建筑转换层结构设计的分析

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1、高层建筑转换层结构设计的分析　　　摘要：随着社会以及科技的进步，高层建筑也已经在不断的发展起来，而且在不断地向着多样性以及空间的多变形等综合性方向发展，而在高层建筑中一个主要的趋向就是转换层结构工程，本文就带转换层的高层建筑对各种转换型式进行评述，提出转换层结构设计中应注意的几个问题，并相应地给出概念设计的措施。　　一、转换层结构的几种型式及其设计特点　　　　目前高层建筑的发展趋势，既集吃、住、办公、娱乐、购物、停车等多功能为一体的综合型建筑。但由于空间功能的复杂化，使得建筑结构也随之变化。为了适应上部小空间下部大空间的功能需要，需在两种结构的

2、交接部位设置过渡结构，也就是所谓的转换层。因高层建筑结构的多样性，也呈现多种形式：　　　　1、转换层形式一：板式转换　　　　整体来讲，板式转换的力学性能和经济指标均较差。当上下轴网变化但仍正交时，可采用正交主次转换梁的结构型式来实现转换。板式转换最大的优点是可以在转换层以上随意布置结构型式和轴网，特别适用于建筑物上下部轴网错位复杂甚至互不正交的情况。由于抗剪和抗冲切的需要，转换板厚一般在2M以上，这一方面造成转换层质量和刚度的突变，在地震作用时结构反应增大，转换层上下相邻层更成为结构薄弱层，不利于建筑物抗震;另一方面由于自重和地震作用的增加，下

3、部竖向构件的荷载明显增大，设计难度大。　　　　2、转换层形式二：梁式转换　　　　实际工程中，转换层常兼作设备层，转换梁腹部要开设洞口以便设备管道的通过，因此转换梁的计算模型可根据开洞与否以及洞口的相对大小分别取为实腹梁、开孔梁、双梁和空腹桁架等。梁式转换具有传力路径清晰快捷，施工方便，构造简单，工作可靠等特点，转换梁的截面尺寸主要由其抗剪承载力决定，但可通过加腋或采用钢骨混凝土、预应力混凝土等方法来减小截面尺寸。在进行转换梁设计时，要特别注意对转换大梁与上部结构共同工作程度的分析。　　　　3、转换层形式三：桁架转换　　　　桁架分为空腹桁架与实腹

4、桁架两种。桁架转换层与梁式转换相比，受力状态更明确，可使用空间更大，自重小，抗震性能好，但其节点设计难度大，“强斜腹杆、强节点”是桁架转换层设计的基本原则，而节点的受力状态复杂，容易发生剪切脆性破坏，造成计算配筋多，施工不便，限制了桁架转换的应用。　　　　4、其它转换型式　　　　其它转换型式包括：　　　　(1)巨型框架它由竖向筒体或巨型柱与一道或多道大梁组成，具有良好的抗震性能，是目前国内建筑结构发展的一个重要方向。巨型框架要采用模拟施工过程的设计方法，在未形成巨型结构之前应合理地解决临时支撑和保证足够的抗侧刚度;巨型梁以下几层范围内的柱内存在

5、拉应力，应按受拉构件进行设计。　　　　(2)斜柱转换式可以较好地发挥混凝土的受压性能，形成更多更好利用的建筑空间。斜柱转换中会产生较大的水平荷载，在实际工程中可以结合建筑物的平面布置，通过加设圈梁或拉梁，使其以最短的路径相互平衡，转换斜柱尽可能通过较多的楼层，以减小其在上下楼层产生的水平力，使转换层设计更加方便。　　　　二、高层建筑转换层结构的设计原则　　　　转换层结构的概念：指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系，为了满足城市建筑功能的要求,那么结构必须以与常规方式相反进行布置，上部小空间，布置刚

6、度大的剪力墙，下部大空间,布置刚度小的框架柱。转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，所以在设计转换层结构时应遵循以下原则：　　　　1、布置转换层上下主体竖向结构时,注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通,尤其框架核心筒结构中核心筒应上下贯通.　　　　2、弱化上部，强化下部，抗震设计时应保证转换层上、下部主体结构的总剪切刚度比值满足下式：式中：分别为转换层上部第I楼层、下部第J楼层的主体竖向结构总剪切刚度。　　　　3、尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越

7、少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利。　　　　4、优化转换层结构。选择具有明确传力路径的转换层结构型式，以便于结构分析设计和保证施工质量。　　　　5、将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分采用符合实际受力变形状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析.必要时可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算。　　　　三、转换层结构设计中应注意的问题　　　　1、与建筑专业的相配合　　　　为了满足建筑的需要，因此高层建筑转换层结构型式的选择必须与建筑相互配合。　　　　(1)转换层结构型式的选择应与建筑外观相结合，如巨型框架、拱式转换等型式不仅

8、具有良好的受力性能，而且能满足该类型建筑外观的要求;　　　　(2)转换层结构必须服从于建筑功能的实现，实际工程中常常将设备层兼作转换层，此时转换层中要