关于高层建筑转换层的结构设计探究

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1、关于高层建筑转换层的结构设计探究【摘要】目前，我国大多数高层建筑的建筑样式向着功能性与多样性方向发展，因此转换层的设计至关重要，转换层对建筑上、下部结构受力起到串联作用，确保建筑整体的安全性与稳定性。合理的转换层设计可以减少工程造价，降低施工难度，因此这一课题的研究具有现实意义。【关键词】高层建筑；转换层；结构设计一、高层转换层设计的重要性从高层建筑的整体结构来看，转换层是十分重要的部分，如果转换层处理不好，会直接影响到上层的建设，所以我们必须保证各个施工部分都能够做到科学合理，满足施工要求，这样不仅能够满足人们的居住要求，还能够使建筑企业获得更多的经济效

2、益，提高自身的竞争力。要想做好转换层，就必须对其中的各个部分严格限制。高层建筑中转换层的存在，非常容易造成建筑物在竖向层面的刚度突变，而不利于建筑对震害进行抵抗，所以，设计人员必须充分考虑这一问题，做好对于转换层结构的布设,尽量将竖向的构件适当的减少，以降低转换层的刚度突变频率，且尽量将转换层设置于较低的楼层位置，刚度应当适当控制于较小的范围。设计人员要充分考虑楼层的结构受力状况，根据其受力传递的途径，选择受力结构适当的形式作为其转换层主要结构，以保证设计人员对于结构的分析及质量的控制。二、高层建筑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

3、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。首先，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具有良好的受力性能，而且能满足该类型建筑外观的耍求；其次，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，此时转换层中要有足够的空间让设备管道通过，当洞口尺寸超出开孔梁允许范围时，宜用实腹或空腹桁架代替梁式转换。2、转换层结构刚度的合理选择在进行转换层结构设计时，存在着转换层结构刚度合理值的问题。当转换层刚度过大时，一方面引起地震反应和结构竖向刚度的突然增大，使转换层上下层处于更加不利的受力状态，

4、另一方面材料用量增加，结构经济性不合理。当转换层刚度过小时，上部框支部分的竖向构件与其它竖向构件之间可能出现较大的沉降差，从而在上部结构中与该部分竖向构件相连的水平构件屮产生明显的次应力，导致其配筋增加。3、转换层下部主体结构的刚度分布对于转换层结构来说：竖向刚度突变也是最复杂的问题，是不可避免的。为了保证转换层结构上下层主体结构的总剪切刚度满足要求，抗震设计时，常常要采用加大转换层下部主体结构竖向构件截面尺寸、提高其混凝土强度等级、增设剪力墙等方法。4、逆向转换逆向转换是一种转换层类似倒置的常规转换层特殊的结构，故称为逆向转换层。斜柱转换和桁架转换传力路

5、径明确，刚度较小，最适用于逆向转换层结构，在工程中可结合实际情况选用。当建筑物外观或使用功能要求柱网上疏下密时，下部柱网中由于各柱承受荷载的差异导致相互间的竖向压缩位移差，在下部结构的水平构件中产生较大的次应力。为了避免由此引起的结构问题，在柱网发生变化处必须设置转换层，以调整下部柱网中各柱的荷载趋于均匀。5、上下轴网力求部分对齐不错位如果结构上部、下部的轴网全部错位，则转换层结构可能只得采用厚板式，厚板式转换层结构是所有转换层结构中缺点最多的一种形式。不仅受力不好，设计难度高，施工困难，而且极不经济。为避免采用厚板式转换层结构，尽可能采用梁板式或其他形式

6、的转换层结构，其必要条件就是上下轴网部分对齐，轴网对齐的比例越高，转换层结构的设计就越简单容易，结构受力更明确，经济效果更好，这方面有赖于结构与建筑方案的密切配合和协调。三、高层建筑转换层的结构设计1、箱型转换结构设计箱型转换是通过一整层来达到具有较大刚度和承载力的一种转换结构，实际上也是由梁式结构转换层变化而来。在这一转换层中，楼层上下面的同一轴线上均设一道大梁，梁间是钢筋混凝土墙，构成类似于桁架的大型组合梁结构。纵横两向的组合梁交叉成梁格，大部分交叉处有底层通上来的柱，底板和顶板都是钢筋混凝土厚板，这样便形成一个箱型刚性层。但箱型转换结构在工程中应用的

7、并不是很广。这主要是因为，虽然箱型转换结构转换层本身的整体刚度性能比较好，可以很好地保证力的传递，但是该结构会占用很多的空间，一般只能对于布置设备的楼层可以采用，而且重量大、造价高，结构设计及施工难度大，受力情况非常复杂。2、转换层结构抗震设计在高层建筑抗震设计屮，由于高位转换，从而对整个结构受力极为不利。根据相关计算结果表明：在水平性地震作用中，由于倾覆性力矩以转折形式在转换层呈现，下部以剪力墙结构呈现，落地剪力墙在倾覆力矩下递较快的同时，让倾覆力矩以转折的形式呈现。高层建筑转换层位置较高时，由于落地式剪力墙极容易出现裂缝，在上部墙体内力较大的过程中，下

8、部支撑极容易屈服，进而出现薄弱层。为了保障整个工程设计的合理性、安