高层建筑混凝土结构转换层设计要点陈超

高层建筑混凝土结构转换层设计要点陈超

陈超

江西省建筑设计研究总院江西省南昌市330006

摘要：随着当代中国经济发展突飞猛进，城市化进程不断推进，一座座高楼大厦在城市中拔地而起，城市中的高层建筑琳琅满目，与此同时，不一样的高层建筑也显示出了不一样的功能需求。因此在当代高层建筑的设计过程中，应当适当的应用转换层来对高层建筑的空间进行分割，使高层建筑设计符合其功能需求。但在高层建筑中设置转换层对于结构设计的要求非常之高，本文将先对转换层的混凝土结构设计的特点进行简单介绍，进而对转换层设计要点进行阐述。

关键词：高层建筑；混凝土结构；转换层；设计要点

前言

在现代城市的建设呈现高速发展的态势下，社会和公众也对建筑物的建筑形式有了不一样的需求，而城市的用地却还是一如既往的紧张，因此就要求同一栋高层建筑需要通过结构的丰富来同时提供多种功能，满足社会和公众的需求。转换层由此应运而生，通过转换层来实现多个功能区的相互独立。转换层在不同功能区之间起到过渡作用，但转换层也会对在一定程度上影响建筑的安全性和稳定性，因此转换层结构的设计尤为重要。

1.转换层结构介绍

1.1转换层结构的来源

在现代高层建筑的设计过程中，建筑结构的形式日趋多元化，而混凝土结构转换层的出现就是为了使高层建筑物在使用性能上能够得到较大的提升，运用转换层将整个高层建筑的内部空间划分为两个空间，其中一个空间是将高层建筑的底部数层设计为一个大空间，另一个空间是将高层建筑的上部各标准层设计为小空间，但这样分隔的空间设计会使得构成高层建筑中的上部楼层的竖向构件无法直接落地、与地面接触，如此一来就需要混凝土结构转换层的设计来实现两种结构体系的过渡转换。

1.2转换层结构的特点

首先，高层建筑中的混凝土转换层结构需要考虑抗震措施，并进行特殊的抗震措施处理，这是由于在现代高层建筑中，建筑物对于荷载的要求非常之高，因此，转换层的大梁与支承柱二者之间的连结处应力相对来说较为集中，如此一来，混凝土结构转换层便非常容易导致震害的产生，因此需要对混凝土转换层结构的设计进行特殊抗震处理；

其次，高层建筑中的混凝土转换层结构中上部建筑结构的竖向构件无法直接接触地面，由此转换层结构中的大梁就需要承受较大的上部建筑的竖向构件所传导过来的荷载力，使得转换层结构中的大梁需要承载更多的内力，因此，混凝土结构设计时应当对上部结构的荷载进行合理的设置；

最后，为了使高层建筑中的混凝土转换层结构的刚度得到保证，在转换层结构设计时，通常会将转换层的空间设计得较为高大，梁的截面尺寸因因此相对较大，从而使整个转换层的实际使用空间受到了一定程度上的影响。

2.转换层结构设计要点

2.1结构类型的选择

为了确保高层建筑中混凝土结构转换层能够符合建筑质量和建筑要求，达到高层建筑结构的安全性和经济性要求，进而使该高层建筑设计符合建筑物的功能性要求，因此对于混凝土结构转换层的结构类型选择时应当更加慎重，结合个案即高层建筑的具体功能要求、具体条件来选型。

2.1.1箱形转换层结构

从箱形转换层结构整体来看，这一结构最大的优点是能够确保高层建筑中的上层建筑部分的竖向构件的向下传力得到有效进行，但是在箱形转换层结构的设计过程中，其内部结构设计非常复杂，对于其内力分析也十分复杂，要求非常之高。与此同时，目前中国建筑行业中，对于混凝土结构箱形转化层的实践技术研究刚刚处于起步阶段，包括设计和施工等各个方面都不太成熟，因而实际操作应用的难度太大。

2.1.2厚板转换层结构

从厚板转换层结构整体来看，这一结构是三种混凝土结构转换层中最不宜选择的一种结构。首先，使用厚板会使所用混凝土和板材的总量大大增加，从而使投资成本大幅度提升，不具有经济性；其次，和箱型转换层结构一样，厚板转换层结构的内部受力分析也同样较为复杂。

2.1.3梁式转换层结构

从梁式转换层结构整体来看，这一结构是三种混凝土结构转换层中最具经济性及合理性的一种结构。首先，梁式转换层的内部建筑空间布置相对较为灵活，具有很强大的经济性，同时，梁式转换层采取转换梁的方式来设计，使得高层建筑的上部建筑的竖向构件进行传力的路径较为清晰，能够满足高层建筑混凝土结构转换层的实际功能需求；其次，梁式转换层较其他两种混凝土结构转换层而言，它的设计难度和具体施工的难度都相对较小，是高层建筑混凝土结构转换层的最优之选。

2.2转换层结构的设计原则

在进行高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，需要非常注重转换层内部结构的合理设置，在设置其内部结构时需要采取与常规方式相反的思路来进行设置，以此来解决上部建筑中竖向结构构件的突变，如果无法进行内部结构的合理设置，将会导致该高层建筑的竖向刚度发生突变性的转变，不利于布置高层建筑的抗震性处理措施，影响该高层建筑整体结构的抗震性。

首先，在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，最应当遵循的原则就是对转换层的上层和下层的两部分建筑的刚度进行严格的控制，通过对它们刚度的控制，来使上部建筑的柱子的抗侧力能够得以提升，从而，降低上部建筑的竖向构件的刚度突变性，如此一来可以使整个高层建筑混凝土结构的整体受力更加均匀。

其次，在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，还应当通过设计来使高层建筑上部建筑的竖向构件的减少，以此来降低转换层结构的刚度，进而有效避免混凝土结构转换层的刚度发生突变性的转换，以此来实现高层建筑混凝土结构转换层较难实现的抗震性功能，使高层建筑的抗震需求得到最大程度上的满足；

再者，在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，还必须考虑不要在高层建筑的上部建筑中过多的使用竖向构件，应当对竖向构件进行合理的分配和使用，假设上部建筑中的结构空间内部存在有较多的竖向构件，从而会使得结构空间内部能够根据需要进行相应的功能转换的功能结构的数量占比较小。与此同时，竖向部件过多也会影响整个转换层结构设计的稳定性，从而也会在一定程度上对高层建筑的整体结构的稳定性和安全性产生不利影响，最终容易导致安全事故的发生；

最后，在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，还应当对转换层的梁高度进行重点的设计与控制，也就是，高层建筑设计人员应当对转换层结构的梁高度进行较为严格的控制，正常而言，梁高度应当大于跨度的1／6，只有达到这个要求，才能使高层建筑的上部建筑的结构内力位于高层建筑的下部建筑部分。此外，为了使混凝土结构转换层能够进行结构转换，应当合理的分配结构构件中的梁和柱，因为二者的受力性能极佳，有利于转换层根据需要进行结构转换。

3.总结

在现代社会中，城市建筑的高度始终呈现逐渐增加的态势，为了使高层建筑物能够得到合理和最大限度的利用，对于其结构形式的要求也变得愈加复杂。混凝土结构转换层便是非常实用的一种建筑结构形式，它可以使高层建筑的功能不再单一，实现高层建筑的功能性转换，实现多个功能分区在同一个高层建筑物的建筑空间中并存。对于转换层的设计要点，无非是进行结构选型以及结构设计所必须遵循的原则，只有根据实际情况慎重选择转换层结构类型，并在设计及施工全程遵循设计原则，才能使高层建筑混凝土结构转换层达到预期要求、成为高层建筑整体质量的促进者。

参考文献：

[1]梁昌春.高层建筑混凝土结构转换层施工技术[J].山西建筑,2017,43(13):90-91.

[2]乔峰.高层建筑混凝土结构转换层设计要点[J/OL].建筑知识,:1(2016-04-13).http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1243.TU.20160413.1134.026.html.

[3]潘峤.高层建筑混凝土转换层结构设计原则及实例分析[J].住宅与房地产,2015,(25):150.