高层建筑中转换层结构的设计探析

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1、高层建筑中转换层结构的设计探析吕晓祥盐城市建筑设计研究院有限公司摘要：在高层建筑中不同结构形式竖向连接的关键就是转换层结构，转换层结构影响整个建筑结构的体系，因此需要做好高层建筑中转换层结构的设计。文章主要介绍常见的转换层结构形式;研究高层建筑屮转换层结构的设计;介绍了高层建筑转换层结构的设计要求和原则，希望能够给予相关设计人员启发和参考。关键词：高层建筑;转换层结构;设计;1常见的转换层结构形式1.1梁式转换层结构现阶段高层建筑中应用最为广泛的一种转换层结构就是梁式转换层结构，该方式主要是将墙

2、或柱支承于框支梁，结构简单，施工成木低。转换梁所受荷载主要是来源于竖向构件，包括墙和柱，通过分析转换梁的受力规律，就能清晰的了解转换梁设计方法受荷载和所转换构件影响较大。1.2桁架式转换层结构桁架式转换层受力路径清晰，应用灵活且抗震能力较好。这种结构形式主要是从梁式转换层结构发展演变而来的，桁架式转换层一般由钢筋混凝土构成，其上下弦杆及腹杆截面尺寸较小，在转换层的上下楼面结构层内，整体性能较好。但是施工方法较为复杂，需要专业的有着熟练知识的技术人员施工，施工难度较大。该结构设计的重点是节点设计，

3、应加强上、下弦杆与框架柱及竖向腹杆的连接构造，同时在施工中对节点部位要求也较高。1.3箱式转换层结构该结构形式是单向、双向托梁和上下层楼板共同作用形成，整体性能较好。在现阶段高层建筑结构屮，由于该结构形式占用空间较大，不适用于住宅转换层设计中。且这种结构形式施工成本较高，因此目前高层转换结构中应用较少。2高层建筑中转换层结构的设计2.1转换层结构的布置在高层建筑结构设计中转换层结构的布置十分重要。民用建筑尤其是公共建筑的底层空间设计得一般较为开敞，通常为大开间，上层空间的开间较小，底层墙柱数量相

4、对较少，而上层数量则较多，这种建筑形式往往会使建筑结构的稳定性降低，传力路径变得复杂，因此在转换层结构布置中需要注意以下问题：（1）确保上层建筑结构的稳定性，可以采用转换大梁、桁架、空腹桁架、斜撑、箱形结构等来保持稳定性；（2）内筒贯通落地，并在底部增加墙的厚度，确保筒体结构的整体性。建筑的落地剪力墙同样需要在底部增大墙体厚度，并保证其间距,避免出现楼板错层现象，保障结构的整体性和刚度，以防止转换层下部结构受到破坏而影响整个建筑的安全；（3）框支剪力墙转换层上层墙体不能安置边门洞，中柱上方也尽量

5、不要安置门洞，防止转换部位破坏。如要安置门洞的话可在墙体中部安置门洞，保障受力均匀；（4）转换层结构上部的墙、柱应直接落在主要转换构件上，如框支主梁。2.2转换柱设计转换柱是转换层结构的重要构件，由于其刚度和延性均不如剪力墙，因而在转换结构中需控制其数量。通常框支框架所承担的地震倾覆力矩应小于总倾覆力矩的50%。2.3落地剪力墙设计必须保证落地剪力墙的数量，其承受的地震倾覆力矩不能小于总地震倾覆力矩的50%,同时严格控制落地剪力墙的洞口的设置，一般设于墙体中部。落地剪力墙的间距也需要注意，在非抗

6、震时，一般小于36m和3B;抗震设计时，如果建筑底部框支层为1层或2层吋，间距需控制在24m和2B以下，如果建筑底部框支层是3层或是3层以上的话，间距不应大于20m和1.5B（B是落地剪力墙Z间楼盖的平均宽度）111。2.4转换层结构的抗震设计为了保障高层建筑整体的抗震性能，就必须保障转换层结构的抗震性能。在水平地震作用吋，一般倾覆力矩的分布曲线在转换层结构处岀现转折，因此转换层的内力较大，需要全面考虑地震作用的影响。可以通过振型分解反应谱法或者是时程分析法来计算地震作用。8度时，还要考虑竖向地

7、震的影响。转换层结构的计算内力应乘以放大系数，以确保其安全。高位转换对抗震性能十分不利，应避免在3层或是3层以上进行转换，否则应提高结构的抗震等级。设计中还应注意控制框支柱的轴压比［2］。2.5转换层计算要求转换层结构的分析计算需要对整体结构进行分析，根据三维空间协同工作计算位移和内力。同时注意，在完成整体分析后还要对受力复杂的转换层部位进行精细分析，可以采用平面有限元分析法。建筑底部为1、2层大空间吋，一般采用转换层上下等效剪切刚度比来反映结构刚度的变化，非抗震设计吋，此值不应大于3;在抗震设

8、计时，此值则不应大于2。如果转换层在3层或以上，则要求其侧向刚度Ki不小于相邻上部楼层的60%。在抗震设计时，如果采用的是高位转换的话，转换层上下等效侧向刚度比丫e不应大于1.3。3转换层结构的设计要求和原则3.1设计要求在高层建筑结构的底部，如果上层竖向构件不能直接连续贯通落地的话，就需要考虑转换层的设置，将转换层结构构件合理的布置在转换层中。如果高层建筑中上部楼层的结构体系和下部结构体系有着较大差异的话，就需要在结构体系发生改变的楼层内进行转换设计。在部分框支剪力墙结构中，上部空间较小，主要