浅谈带结构转换层的高层建筑结构设计李志毅

浅谈带结构转换层的高层建筑结构设计李志毅

李志毅

兰州市城市建设设计院珠海分院广东省珠海市519000

摘要：在建筑中，结构转换层的作用是实现上下部分的不同使用功能之间的结构转换。在实际的高层建筑结构设计中，对于结构转换层的设计工序及设计方法比较复杂，要求设计师具有较高的设计水平及理论知识。同时，设计师也需要充分了解结构转换层在高层建筑中的作用，明确结构转换层的受力与导力原理，才能够设计出合理的、能够发挥其使用效果及转换功能的结构转换层，才能设计出更加人性化的高层建筑。本文主要就带结构转换层的高层建筑结构设计相关方面，进行探讨与分析。

关键词：结构转换层；高层建筑；结构设计

引言

我国经济社会的快速发展及人口规模的不断扩大，推动土地开发与建筑行业发展的同时，也为建筑行业带来了新的负担与压力。现阶段，由于人们对于居住及生活水平的要求越来越高，建筑的使用功能也愈加广泛，带结构转换层的高层建筑逐渐被人们所认同和接受。对待结构转换层的高层建筑进行科学合理的结构设计，能够实现建筑使用功能的灵活转换，这就需要设计师在满足建筑所必须的科学性与牢固性的同时，提高建筑结构设计质量与水平。

1.高层建筑中，结构转换层的主要作用与类别

1.1高层建筑中，结构转换层的主要作用

在现代社会中，高层建筑通常指其整体高度高于28米或整体层级在10及10层以上的建筑。随着城镇化水平的不断提高，及空间与用地的不断压缩，人们对于居住空间及使用空间的需求不断扩大。高层建筑能够有效增加居住面积，缓解居住空间及占地面积紧张的问题。现代化的高层建筑逐渐朝着多功能与一体化的方向发展，在满足其原本的居住功能之外，同时具有商业功能、办公功能及餐饮娱乐等方面的功能。这些功能对于建筑面积、开间、进深及梁、板、柱等构件的设计都有不一样的要求。例如，餐饮娱乐业普遍要求空间较大及灵活性较强的空间，要求尽量减少梁柱的使用；居住空间需要满足人的居住需求，需要较小的开间与进深，需要较多的墙体以保证其居住的私密性；办公空间普遍需要较为方正的格局，需要设置面积均等的空间。理论上来说，为了保证建筑物的稳定性与可靠性，在其受力较大的底部位置，应当设置较多的梁柱、墙板等，以更好地支撑建筑的上部结构。但出于对建筑使用效果的需要，在实际的设计中，高层建筑底部通常设置空间较大、举架较高、梁柱较少的商用空间，这就需要在实际建筑的过程中，科学合理地设计结构转换层，以保证建筑受力的均衡与结构的稳定性。

1.2高层建筑中，结构转换层的主要类别

现阶段，在高层建筑中，结构转换层主要包括梁式转换层与板式转换层。

梁式转换层：这种类型的结构转换层，包含梁、桁架及箱型结构等。梁式转换层具有较为精确的受力性及导力性，施工较为简单，在高层建筑中，能够为建筑提供一定的空间，在时下的高层建筑设计中，应用较为广泛。但同时，梁式转换层在抗震方面的性能较差。

图1：梁式转换层示意图

板式转换层：板式转换层通常用于上下结构协调性较差，无法通过梁式转换层实现功能转换的情况下进行使用。板式转换层通常是一整块的加厚平板，占据建筑空间，受力性与导力性较差，不具备较好的经济性。

2.高层建筑中，结构转换层结构设计注意事项、设计原则及优化思路

2.1高层建筑中，结构转换层结构设计的注意事项

①满足建筑工程施工规范的要求，满足城市规划对于高层建筑的定位与功能要求，提高结构转换层的受力能力与导力性能；

②提高框架剪力墙构建的配筋率，减小框架剪力墙所受的外部压力；

③科学利用合理的技术手段，提高结构转换层的荷载能力，保证高层建筑整体的安全性与抗震性能。

2.2高层建筑中，结构转换层的设计原则

在高层建筑中，结构转换层在提供使用功能及建筑结构的转换效果的同时，也会降低建筑整体在垂直方面的结构性能，影响建筑的稳定性与可靠性。因而，在进行带结构转换层的高层建筑设计时，需要严格遵循以下原则：

①严格分析建筑整体的受力情况与受力结构，合理选择适合建筑受力特点的转换层结构；

②应当尽量将结构转换层设置在建筑物的靠下部分，减少结构转换层上部所施加的压力；

③结合实际的使用需求及功能需要，合理优化结构转换层的设计，提高建筑整体的可靠性与稳定性[1]。

因此，在进行带有结构转换层的高层建筑的结构设计时，决不能违背建筑使用功能的总体要求，依据建筑物的受力特点进行设计，对建筑物整体的受力情况与局部受力情况进行通盘考虑，才有可能在满足结构转换层的主要功能的同时，保证建筑的稳固性与安全性。

2.3高层建筑中，结构转换层结构设计的优化思路

2.3.1保持结构转换层竖向结构的刚度均衡

在高层建筑的结构转换层中，其竖向结构有可能会产生结构刚度方面的变化，对整个转换层的安全性具有较大的影响。因此，在进行带结构转换层的高层建筑结构设计过程中，设计师需要尽量缩小上下结构层之间的不同，将其刚度维持在合理的区间内。设计时可以适当加厚落地墙，提高安全系数，保证建筑结构的稳定性。

2.3.2综合考虑建筑不同层级的受力情况

在设计过程中需要对高层建筑不同层的受力情况进行综合考量，通过科学的技术手段与计算方法，测算出高层建筑的不同部分的受力情况与应力情况，在满足结构转换层的所需功能的同时，提高高层建筑整体结构的稳定性与结构设计的科学性及合理性。

2.3.4对剪力墙进行科学设置

在带有结构转换层的高层建筑中，剪力墙对于整个结构转换层具有非常重要的作用。在进行转换层的结构设计过程中，需要对剪力墙进行科学的设置，使剪力墙之间的疏密均匀，合理控制剪力墙与柱的距离（11米左右），在设计结构转换层的大梁时，需要严格测算梁的整体结构及其受力能力，控制短肢剪力墙所受内力，调整梁的结构，从而提高其抗压抗震能力，提高其整体结构的稳定性[2]。

结语

通过上文所述，我们不难了解结构转换层对于满足高层建筑使用功能的巨大作用。在了解梁式转换层与板式转换层区别的同时，也更加明确了结构转换层的设计原则与设计要求，明确只有在对结构转换层进行科学合理地结构设计，才能尽可能地满足其在受力与导力方面的作用，才能进一步保证建筑整体的强度与安全性。这就要求在进行实际的设计工作中，重点关注其注意事项，优化设计思路与设计方法，保证其受力的均衡，维持建筑物的稳定性与可靠性。

参考文献

[1]苏尧.带结构转换层的高层建筑结构设计[J].江西建材,2017,(03):29+32.

[2]呼延竞飞.带结构转换层的高层建筑结构设计[J].中国新技术新产品,2016,(10):116-117.