转换层设计在建筑结构设计中的应用分析蒲杰

转换层设计在建筑结构设计中的应用分析蒲杰

蒲杰

天水建筑设计院甘肃天水741000

摘要：随着国家经济的发展，我国建筑行业发展规模越加壮大。当前，为满足人们需求，出现了多样化、大规模的高层建筑物。本文将针对转换层设计在建筑结构设计中的应用展开研究，针对转换层应用方式、应用价值等方面进行阐述，以期能够为建筑施工企业提供些许建议。

关键词：转换层；设计；建筑；结构

前言：土地资源的短缺，以及城市化进程的不断加快，高层建筑数量瞬间增多，建筑的结构也发生较大变化。为满足人们居住与生活基本需求，高层建筑的设计呈现多样化与多元化状态，且转换层结构设计的利用更加广泛。但其影响因素较多，需要采取必要的手段增强转换层设计能力与水平，强化建筑稳定性。

一、转换层设计在建筑结构设计中的应用原则

带有转换层的建筑物通常表现为不规则形体，在设计中具有较为严格的规定，确保其具有较强的抗震能力。因此，在设计过程中需要充分考虑其规则性，并遵循一定原则。

我国《建筑抗震设计规范》中强调，建筑设计需要明确形体规则，并按规定采取加强措施。对于特别与严重不规则的建筑，需要特别加强措施。针对带有转换层的建筑物，由于其竖向传力构建存在不连续特点，且出现的质心与刚心不重合，因此需要采用专业的转换方案，具有针对性地调整摆放位置。同时，按照其设计规范，转换构建需要具备规定的地震内力值，在进行整体分析后，还要求对局部利用软件或其他方式，进行适当补充。与此同时，在设计过程中应时刻坚守结构计算原则、平面布置原则等，确保转换层设计水平进一步提升[1]。

二、转换层设计在建筑结构设计中的应用分析

（一）转换层主要类型

1.箱式转换层

当转换梁的截面积较大，且一层楼板未能达到刚度假定值时，便需要利用箱式转换层。在转换过程中，需要在梁底与梁定之间加设一层楼板，形成箱型，提升假定值。箱式转换层可分布在整个平面，且与周围建筑形成相互连通的环型。同时，也可以设备层进行使用，增强约束性，提升转换梁昂高度，促使上下传力更加均匀。该类转换层需要增加许多设备洞，工程也较为复杂，在一定程度上提升了工程的投入成本。

2.梁式转换层

即中部与底部是大空间的框支剪力墙结构体系，将上部剪力墙固定在框支梁上，提升整个结构体系的支撑作用，以此，以双向梁的布置，实现相应的纵横向转换。梁式转换层在建筑结构中的使用较多，且施工简单、传力精确。若上下轴线存在错位布置的情况，需要增设多次转换梁设计，导致受力情况较为复杂。

3.桁架式转换层

高层建筑中存在多个功能区，上层常以小型写字楼或住宅为主，下层则为大型商场或其他用途，并包括众多相应的设备层。因此，在建筑修建过程中需要设计桁架式转换层，以实现不同功能区的使用。该种转换层方式将上部柱墙传至下部柱墙，将管道分布在桁架间中。桁架式转换层的设计较为复杂，若发生布置轴线错位的情况，其设计难度也将相应增加。

4.厚板式转换层

板式转换层常分为上下两层中柱网轴线，若未能在同一条直线上时，并使用已经设计完成的梁作为托举，将存在安全隐患。因此，针对实际情况设计相应后半，并进行厚板转换层的设计。

（二）转换层结构抗震的设计

利用转换层的建筑物，其垂直方向的刚度遭受破坏，并导致高层建筑垂直方向的受力无法直接传递到持力层，故而抗震效果将大大降低。为提升转换层的结构建筑物的抗震能力，在设计过程中需要保证转换层结构具有较高的抗震性。水平地震作用下，倾覆力矩的分布曲线一般出会出现转折，并在转换层结构处较易发生，且转换层结构下部主要以剪力墙为主。此时，剪力墙所承受的倾覆力矩明显增加，支撑框架倾覆力矩呈现逐渐减少的情况。在抗震设计过程中，需要考虑其垂直方向的地震所用，常采用动力时程分析法，或反应谱法计算。与此同时，高层建筑在设计转换层过程中，更应关注轴压比，并将其控制在标准范围内。由于建筑可能受到垂直负载与水平负载的影响，因此在一定条件下，柱的横截面、剪力、弯矩较小，轴压力需要承载更多的负载，转换层结构上面墙体垂直和水平负载需要借助平面传递给剪力墙，因此需要严格控制框与支柱轴压的比例[2]。

（三）转换层梁的构造要求

建筑结构中，配筋设计时需要充分考虑框支梁下部的钢筋施工情况，需要全部伸入支座锚固，避免存在弯筋状况，若梁跨较小时，上部支座负筋应进行拉通，并保证沿梁高配置间距在200毫米以内，直径在16腰筋以上，框支梁宽度应保证在墙体厚度的2倍以上，并在400毫米以上。抗震设计中，梁高应在跨度的六分之一以上，并保证框支梁与上部墙体保持统一。一般来说，都将框支梁中外侧箍筋在梁内交圈，中间两肢向上延伸进入墙体，或采用U型墙体竖向插筋。

梁式转换层设计过程中，还需要对框支柱进行设计，通过对工程的分析与计算，发现框支柱与框支梁之间存在明显的应力集中现象，但受到荷载作用下，框支柱弯矩与剪力都呈现较小的状态，其主要承受轴压力。由于转换层无法将所承受的楼面刚度传递给剪力墙，因此在设计过程中需要严格控制框支柱轴压比。利用箍筋、螺旋箍等方式提升转换层柱的抗剪能力。

结论：综上所述，本文主要对转换层的设计方式进行了分析，分析转换层在建筑中的设计方式。并针对其设计原则进行了简要的阐述，以此强化转换层在建筑设计中的使用水平与能力。在未来的发展中，有必要进一步强化转换层的设计方案，使之与当代建筑物保持一致，符合当前建筑设计理念的需求，与设计功能的需求。

参考文献

[1]杨学铭.关于建筑工程中结构梁式转换层设计的研究[J].建材与装饰，2017（32）：75-76.

[2]付进喜.关于高层建筑中转换层设计的几个关键问题的探讨[J].科技与企业，2011（07）：118+123.