带结构转换层的高层建筑结构设计李斌

带结构转换层的高层建筑结构设计李斌

李斌陈扬

信阳市建筑勘察设计研究院有限公司

摘要：人们对于自身居住环境以及生活质量要求逐渐提升，正是由于这样的趋势在不断发展，所以人们对于高层建筑的要求也在不断提升。因此相关建筑部门应该不断完善整体建筑服务质量以及功能，从而在现代化建筑设计过程中能够很好地提升建筑布局合理性。做好结构转换层之间的设计衔接，强化科学性和合理性建设，这样才可以从根本上提升高层建筑的质量和舒适度。本文基于带结构转换层的高层建筑结构设计展开论述。

关键词：结构转换层；高层建筑；结构设计

引言

随着我国经济的迅猛发展，城市化进程的不断加快，高层建筑使用功能逐渐呈现多样化，尤其近几年来出现了越来越多的高层商品住宅建筑，该建筑普遍采用的是底部商业、上部住宅的高层建筑模式。为了更好的满足这一建筑使用功能要求，其中一种比较常见的结构就是带转换构件的高层建筑，该结构能够把高层建筑上下不同的结构体系很好的连接在一起，从而有效满足建筑使用功能的变化需求

1建筑转换层的含义和特点

之所以在高层建筑中加入转换层，是为了能够通过建筑层实现空间的转化，也就是说利用转换层将房屋上部的剪力墙转化至下部，这样就可以在视觉上拓宽房屋的空间，从而利用这种结构来改变房屋上下层结构的柱网和轴线，但是与此同时又不会影响上下层结构形式发生变化，因此可以利用建筑转换层使得房屋下部的结构中不同柱之间的距离增大，从而能够形成一个更大的柱网。

2带结构转换层的高层建筑结构设计原则

为了能够更好地了解建筑转换层的作用，首先应该明确转换层的设计原则。由于转换层有不同的种类，因此在实际使用过程中应该根据不同的种类设计不同的方案。在实际应用中有以下几种转换层方式。箱型转换层，梁式转换层，桁架转换层，板式转换层等。虽然说应该根据不同的转换层设计出不同的方案，但是大体应用的设计原则都是一致的，首先应该在施工之前做好数据的收集和计算工作，从而保证后期建设能够更加精准。其次就是要对转换层设计出模型，并且将其传至计算机中，根据一定的比例进行输出，从而保证建模设计效果能够更加精细，之所以进行建模活动就是要在实际应用的时候能够更好地分析问题。最后就是对整体结构计算的时候，利用至少两种计算模型，从而可以更快地分析结构转换层的设计质量。在对高层建筑结构层进行设计过程中，如果转换层结构位置是非常高的，对周边框支剪力墙的刚度以及内力就会造成非常严重的影响，对高层建筑的抗震性具有直接硬性，因此在对高层建筑转换层进行设计过程中，为了更好地对层间位移角和内力突变等情况进行有效防范层间位移角和内力突变等情况进行有效防范，对其“三刚度刚度”（剪切刚度、轴向变形刚度和弯曲刚度）进行科学、准确的分析是非常有必要的，这样可以对高层建筑下部结构刚度进行有效控制。

3转换层的设计要点

在进行转化层的设计过程中不仅要考虑到建筑的安全性原则，同时还要考虑建筑的经济性原则和空间利用率等问题。转换层设计的过程中主要是要处理好剪力墙和转换柱之间的设计问题，要根据不同的项目需求来合理地进行对称性设计。另外一方面对于转化层设计来说，稳定性因素是其中一个很重要的因素，因此在设计时要需要进行认真设计。

3.1剪力墙与转换柱的对称设计

在进行带结构转换层的设计过程中，必须要在设计初级阶段考虑剪力墙和转换柱之间的设计问题，在设计两者的空间关系是，尽量保障二者分布的对称性，因此对称结构能够满足受力均匀，从而保障建筑物的安全可靠。在实际的设计过程中为了更好地保障就应该保证剪力墙与转换柱两者将的注脚转角能够维持在规定的范围之内，这种情况下就需要梁跨的梁体来代替框架柱。如果在设计的过程中要保障建筑的经济效益，则在设计的过程中，就需要通过一定的计算来保障二者在空间上保持着优的关系，从而保障建筑施工的经济性。因此只有在设计过程中尽量保证剪力墙和转换柱的之间的对称关系，才能保障建筑的质量安全以及经济效益，同时还能够有效避免框支柱可能出现的截面过大现象，可以大程度节约建设空间。

3.2高层转换层的抗震设计

抗震设防目标是高层设计中一个重要的设计指标。因为高层建筑在来考虑建筑的抗震指标时需要考虑到建筑物所处的地质环境。对于不同地质环境下的抗震设计的要求是不同的。同时在进行高层建筑设计时还需要满足设计结构的延展性要求，保障高层建筑的设计的合理性，在实际设计时严格遵守多道设防的设计原则，这种设计原则能够保证高层建筑的稳定性和可靠性，通过多道防线可以使得建筑物在震动中受到的破坏得到小。

3.3落地剪力墙设计要点（1）落地剪力墙必须能够承载建筑结构总地震倾覆力矩的一半以上；）（2）落地剪力墙洞口布置在墙体左边或者右边皆不是佳的，好布置在墙体的中部；（3）在非抗震时，落地剪力墙的间距不应超过3B（B指的是落地墙之间楼盖的平均宽度）和36米；而在抗震设计时，若底部框支层2层以内，其间距不应超过2B和24米；若底部框支层在3层以上（包括3层），其间距不应少于1.5B和20米。

3.4转换梁的设计

转换梁的截面尺寸应由剪压比计算确定，以避免发生脆性破坏，同时确保截面具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸入柱内。

3.5转换层楼盖设计

具体来说，楼盖结构主要由两部分组成：梁、板。高层建筑中的楼盖结构设计主要由板、梁两部分组成。在对高层建筑的转换层进行布设时，还要对楼盖部分的设计引起重视。首先，为确保为满足结构竖向力的承载要求，要避免出现较大的孔洞；其次，在进行电梯间或楼梯间的设计工作时，要使用钢筋混凝土结构进行落地剪力墙的设置，并且要对筒体结构进行合理的优化。

3.6深梁截面设计

如果建筑的上部墙体出现了满跨的状况，为保证框架转换梁能够与墙体之间共同发挥作用，就要将其当作深梁进行设计，其在受力方面与T梁更加接近。这一情况下，在进行框架转换梁的跨中部分的轴向拉力计算时，不能再沿用普通梁的设计与计算方法。具体设计中，要适当提高纵筋的配筋量，并且计算工作中不能将其按照偏心受拉构件进行处理。本工程在转换层的上层楼板及剪力墙，均采用特别加强加大板厚及配双层钢筋，以利于该层内力的传递和重分布。转换层楼板采用C55混凝土，楼板厚为180mm，配准10@160双层双向的钢筋，配筋率为0.28%。

结束语

转换层结构设计的应用，能够确保高层建筑的受力状况更加协调。同时，由于该结构在施工方面有着较大的便利性，因而在当前的结构功能转换设计中有着广泛的应用。

参考文献

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