复杂高层建筑转换层结构设计

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1、复杂高层建筑转换层结构设计　　摘要：随着我国经济稳步前进，各地高层建筑如雨后春笋，其结构类型和功能更加趋向于多样化和复杂化。带转换层的高层建筑结构作为高层商住楼中常用的一种结构体系，满足了城市规划和建筑使用功能的要求。转换层竖向构件的不连续和上下结构体系的转变，易使转换层附近的内力和刚度发生突变，甚至出现了抗震薄弱环节，导致传力路线不明确。所以精心设计带转换层的高层建筑结构就显得特别重要。基于此，本文就转换层的类型以及特点进行阐述，着重分析了复杂高层建筑梁式转换层的结构要点设计，以资参考。关键词：带转换层；高

2、层建筑；结构设计中图分类号：TU318文献标识码：A一、概述7随着我国经济的飞跃发展，为了满足多用途、多功能及造型新颖的需要，建筑设计经常会构思出体型复杂，内部空间灵活多变的复杂高层建筑方案，其结构型式通常都是不规则的，有些甚至是非常不规则的，从而使结构抗震设计遇到了许多难点。多功能的高层建筑，往往需要将建筑物沿竖向划分为不同用途的区段，诸如底部为大空间的厅堂、商场、交通通道，上部用于酒店客房、住宅等。这些建筑的竖向承重结构构件往往不能上下连续，需要设置转换层，通过转换构件来实现上、下竖向构件的过渡。近十几年

3、来带转换层的高层建筑结构由于其底部大空间，使用灵活方便，在国内得到了广泛应用。建筑物某楼层的下部与上部因平面使用功能不同，采用不同的结构（设备）类型于该楼层上部与下部，并通过该楼层进行结构（设备）转换，则将该楼层称为结构（设备）转换层。目前高层建筑多有上部住宅，低层商用的多功能要求。为此，上部住宅要求的多墙多柱的小空间分隔与低层商用要求的大空间之间便需要进行转换处理。其中空腹桁架、梁式转换层、箱形和板式转换层、斜杆桁架为转换处理常常采用的结构形式。二、转换层的类型及特点（一）、箱型转换层7该结构形式即双向托梁

4、、单向托梁连接上下层较厚楼板共同工作，箱形转换层可以形成的刚度很大。转换层本身的优点是整体性很好，当转换层上部结构布置较复杂时，上下竖向构件有效的传力仍可以得到保证。但从建筑上来看，它会直接占用整个楼层的使用面积，通常使得该楼层只能作为设备层使用。同时，转换层内部的管线布置、设备布置与剪力墙往往会发生冲突。其缺点是造价高、自重大等；其内力作用从结构分析角度考虑，施工难度及结构设计都较大，因此很少应用在实际工程中。（二）、梁式转换层框支剪力墙结构体系一般运用于底部大空间中。当需要同时转换纵横两个方向时，则采用双

5、向梁布置。梁式转换层的传力较为明确,施工和设计较为简单，是转换型式中目前应用最为广泛的。当上下轴线错位布置时，它的缺点在于,转换次梁需增设多个,空间受力比较复杂，此时应对框支主梁进行应力分析。（三）、桁架式转换层由梁式结构转换层变化而来的这种结构形式，是由多榀钢筋混凝土桁架组成的结构，在转换层上下楼面的结构层内分别设桁架的上下弦杆，腹杆设在层间。由于桁架高度较高，所以下弦杆截面尺寸相对较小。桁架分为实腹桁架和空腹桁架两种，它可以是钢筋混凝土桁架，也可以是钢桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。它的整

6、体性与梁式转换层相比要好，而且自重较小、抗震性较好，受力性也更加明确，便于管道的安装与维护等，但在施工上较为复杂，在设计上表现为节点的设计难度较大。桁架转换层的基本设计原则是“强节点，强斜腹杆”，而节点容易发生剪切破坏，受力复杂，造成配筋过多。桁架转换式通常在3m以上对其高度进行要求，否则很容易形成斜压杆件中超短柱，地震作用下容易产生脆性破坏。7（四）、厚板式转换层板式转换层即是当上下柱网难以用梁直接承托，错位较多时，则需做成厚板。可根据上部结构荷载、柱网尺寸综合定出厚板的厚度。板式转换层的优势在于，上部结构

7、布局对下部柱网的影响较小，可灵活布置。厚板式结构可以形成一个承台，刚度很大，施工较为便捷，而且整体性也较好。但在地震作用下，由于厚板自重很大，容易产生震害，且经济性较差，材料耗用多。　　三、复杂高层建筑转换层的结构设计要点（一）、部分框支剪力墙结构在地面以上设置转换层的位置底部带转换层的大空间剪力墙结构的迅速发展，促使许多工程的转换层位置在地震区已较高，一般做到3～6层，甚至有位于7～10层的特殊工程转换层，中国建筑科学研究院针对框支剪力墙结构抗震性能，研究了转换层高度的影响。其研究得出，转换层位置较高时，在

8、转换层附近更易使框支剪力墙结构的内力、刚度发生突变，容易形成薄弱层，转换层下部的框支结构及落地剪力墙很容易屈服和开裂，上部几层墙体在转换层附近易于破坏。因此，转换层的位置不宜太高。我国规范也做了相应规定：Ⅷ度时不宜超过3层，Ⅶ度时不宜7超过5层，Ⅵ度时可适当提高。由于转换层位置的升高，结构传力路径变得越复杂、内力变化较大，规定的剪力墙底部加强范围也随之增大，可取转换层加上转换层以上两层的高度或者房屋