高层建筑转换层设计问题的探讨

高层建筑转换层设计问题的探讨

马骁伟

马骁伟

汉嘉设计集团股份有限公司

摘要：随着城市化发展的脚步逐渐加快，城市人口也在不断增多。为了解决日益紧张的住房问题，缓解城市用地压力，城市提倡建设高层建筑。现代的高层建筑建设中，转换层结构起着承接建筑上下结构的作用，因此其设计要依据相应的原则和方法。本文对高层建筑转换层的设计进行了分析，阐述了转换层设计中应注意的问题，希望给高层建筑建设提供参考。

关键词：高层建筑；转换层；设计

0、引言

人们生活水平的提高，对建筑质量的要求也越来越高。为了解决住房问题，城市多采用高层建筑缓解住房压力。高层建筑的转换层结构能提升建筑物的质量和性能。特别是高层建筑朝着更高、更复杂、功能更完善等方向发展，这对转换层设计提出了更多的要求。因此，对高层建筑转换层的设计中，应遵循相应的设计原则，采取合理的设计方法，重视存在的问题，以求更好地完成高层建筑的设计和发展。

一、高层建筑转换层的种类和功能

高层建筑的转换层结构在设计上可以分为梁式、箱式、厚板式、桁架式等。转换层有着扩大室内面积、提供较大出入口的功能。在建筑结构中，由于传统剪力墙的结构间距较小，只适合住宅客房、旅馆等的布置，而购物中心、娱乐场所的大空间布置，就需要利用转换层对传统剪力墙进行转变，使其成为框支剪力墙，让空间加大，满足建筑布局的需求。在高层建筑设计中，转换层起到上下层结构转换、上下层轴线转换、柱网转换的作用。在建筑结构转换中，转换层将传统剪力墙转换成框支剪力墙，让空间面积得到增大；在柱网、轴线转换中，转换层没有改变上下层的结构，只是改变了柱距，让柱网增大，可形成大的出入口。通过转换层对建筑结构的转换，楼层的柱网、轴线会错开，形成上下层错位的布局。

二、高层建筑转换层设计的原则

在高层建筑转换层设计中，应根据高层建筑的具体情况进行转换层的布置，通过改变建筑物的竖向刚度，让建筑物的竖向刚度在不同层次产生一定的变化。为防止建筑物许多位置缺少抗震能力，出现地震时建筑物的结构体系无法产生足够的抗震效果而让建筑物发生坍塌，在设计时应严格按照设计理念和规范限值开展工作，保证转换层满足建筑物实际需求。设计时尽量减少结构转换竖向构件的数量，因为竖向构件数量减少，会减少竖向转换结构，对建筑物的竖向刚度突变影响减弱，提升建筑物的抗震能力。在对建筑物结构转换层竖向设计时，应在低层次位置进行设计，选择传力路线较明显的结构，让后续的结构设计更加明确，也为施工提供良好的依据。

设计转换层上下主体结构时，保证结构的连续贯通，水平转换结构的传力也要直接，避免多级转换，否则会造成建筑性能的减弱。带有转换层的剪力墙或筒体，应加强下部结构，提高混凝土强度，必要时可增设部分剪力墙、楼梯间筒体等，以提高建筑的抗震能力；同时减弱上部结构，减小墙体厚度，在剪力墙上开口、开洞等。

三、高层建筑转换层设计的方法

1.梁式转换层设计

在高层建筑中，梁式转换层是比较常见的转换层设计，将墙体转换成梁柱，掌握传力的具体途径。梁式转换层结构比较简单，可以让施工更加清晰有条理，投入成本也较低。在高层建筑转换层的应用中，梁式转换层的应用比较多，结构更加丰富，操作也更为方便。梁式转换层的转换梁在应用中承受着巨大的荷载，这些荷载主要是竖向构件产生的压力。在分析转换梁的受力情况时，应根据转换梁的结构和受力状态的不同进行分析和计算，并采取有效的措施解决荷载过大问题。

2.桁架式转换层设计

桁架式转换结构是在梁式结构上进一步变化得来的，其受力规律比较明显，操作比较简单，是非常受欢迎的转换层结构，抗震效果也比较理想。桁架式转换层结构的高度较高，其上下构件都布置在转换层结构中，下部结构的尺寸较小。桁架式转换层在应用中的整体性能比较理想，但也容易存在各种问题，如节点受力加大时会出现剪切位置损坏的情况。为减少问题的出现，在设计桁架式转换结构时应规定好高度，严格控制转换结构的高度，避免因地震等情况受到破坏。

3.箱式转换层设计

箱式转换层结构是一种新式结构，有着较强的传导力。箱式转换层结构是单向和双向托梁同上下层楼板相互作用的结构，需要占用较大的空间，在住宅转换层设计中并不常用，多用于商场、娱乐场所的转换层设计。在住宅转换层中应用箱式转换结构，将会影响到转换层结构和设备的布置，也影响管道位置的安排。箱式转换层结构有着自重大的缺点，同时还需要投入较高的施工成本。

4.厚板式转换层设计

厚板式转换层结构有着便于安装和布置的特点，自重较大施工需要投入材料较多。这种转换层结构多用于上下柱网轴线错开程度较大时，需要用厚板进行承重。在布置上，厚板式转换层结构对下层柱网的布置比较灵活，可以不与下层结构相互对齐。厚板式转换层有着很高的强度，上层结构的布置难度较小，操作流程比较简单。但传力形式比较模糊，容易限制结构的整体设计。厚板式转换层结构的高自重和大体积很容易受地震影响，自身的受力明显增加，刚度会发生一定程度的变化，导致上下层结构都承受荷载作用。

四、高层建筑转换层设计中的注意事项

高层建筑转换层设计中，应该对上下承重对齐或错位、设计中高位转换等问题引起重视，这些问题需要进行改进，以保证转换层设计工作更好地完成。由于人们对生活质量和生活环境提出了全新的要求和更高的标准，在建筑工程中应保证建筑的结构设计和施工质量符合要求。针对当前建筑结构设计的安全问题和基本现状进行系统分析，转化层结构的设计还应该树立健全的理念，全面整改相关内容，使转换层设计质量得到提升，为施工技术的改进和绩效的提升奠定基础。高层建筑在设置了转换层结构后，竖向刚度在一定程度上发生了改变，传统的剪力墙也转变为框支剪力墙，下部落地剪力墙容易发生裂缝，让下部刚度减小会造成框支柱出现裂缝，影响转换层设计的安全。因此，转换层的设置位置不能在高位，应尽量在低位，建筑转换层的高度越低，对建筑承受力的影响就越小，建筑结构的稳定性越强。

在高层建筑转换层设计中，需要根据实际情况进行设计。一些高层建筑自身重量较大，会在一定程度上增加建筑转换层的荷载，导致建筑转换层刚度降低，影响了整个建筑的强度，很容易造成抗震性能变弱。为此，设计时需保证转换层刚度比符合《高规》附录E转换层上、下结构侧向刚度的各条规定。剪力墙分布也要进行调整，适当增加剪力墙的厚度，选择强度较大的混凝土进行施工，让建筑强度提升，保证建筑的稳定性和抗震性。转换层在建筑中不应独立，应该同建筑主体相融合，让建筑的整体性、实用性更加完善。

五、结束语

高层建筑的增加，对转换层的应用也越来越多，其地位不断提升。高层建筑转换层的形式较多，设计复杂，这对设计人员的能力有着极大的考验。为了让高层建筑转换层的设计符合施工标准，需要深入研究和掌握转换层结构的设计要点，根据相关设计原则进行设计，注意相关的设计问题，提高设计质量，让高层建筑转换层设计满足施工需求，为建筑施工的质量提升奠定基础。

参考文献：

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