摘要：混凝土结构是以其强度高、整体性较好、适用面广与耐久性更好的特点，在建筑中可以得到最为广泛的应用。因此，在转换层结构的设计中，大多还是采用了混凝土结构，而高层建筑转换层结构往往由于跨度大且承受的竖向荷载很大，致使其截面的尺寸高又大，而且连续的施工强度大，施工过程也非常的复杂，施工难度有比较大。本文对高层建筑混凝土在结构转换层方面的设计进行了分析与探讨。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计
引言
随着我国经济持续快速地发展，高层建筑的功能要求趋向于多元化、多用途和大空间，高层建筑转换层结构应运而生，越来越多样化，并得到越来越广泛的应用。高层建筑已经不再是一单幢的一建筑了，应向着现代化与功能更加齐全的方面去发展，这就对建筑的设计与施工提出了新的要求，尤其是对在这两个功能的转换之间的转换层中的施工。由于高层建筑结构的多样性，转换层的结构设计，应该针对高层建筑的结构类别，进行区别性方案的设计，并通过精心组织施工，高要求确定模板、钢筋和混凝土等的施工方案，提供实现施工方案的有利条件，降低施工难度，为高层建筑转换层的结构安全奠定基础。
1.混凝土结构转换层的优点
混凝土结构，以其强度高、抗震性能好、节约钢材、便于施工、耐火、耐久、抗渗、抗腐蚀等优越性，在高层、超高层建筑和大跨度桥梁，以及海洋采油平台等结构中拥有巨大优势，在各国获得广泛应用。
2、混凝土转换层结构选型
结构转换层的类型很多，对于此工程来说，如果采用厚板转换存在以下问题：转换厚板的混凝土及钢材用量都很大，增加投资成本，并且施工难度大；受力情况复杂，计算过程繁琐。如果选用箱形转换，优点是结构整体性好，不管上部结构布置多么复杂，仍能保证上、下竖向构件的有效传力。但是从结构设计角度考虑，内力分析较为复杂，
转换层设计的技术储备不足，难度相对较大，且施工难度也大。梁式转换层优点主要表现为设计和施工简单，转换构件受力明确，经济合理性强。内部空间自由畅通，满足管线布置要求，在转换梁结构受力较小的部位可以开洞口，容易满足建筑对功能的要求。
3、转换层设计原则
（1）转换层的竖向布置
转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要，沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置；也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层，且自身的这个空间既可作为正常使用楼层，也可作技术设备层，但应保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中间出现刚度特别小的楼层，减小震害。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置，7度区不宜超过第5层，8度区不宜超过第3层。转换层位置超过上述规定时，应作专门研究并采取有效措施。
（2）转换层的结构布置
研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变就越加剧；此外，转换层位置越高，落地剪力墙或简体易出现受弯裂缝，从而使框支柱的内力增大，转换层上部附近的墙体易于破坏。总之，转换层位置越高对抗震越不利。
底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。
（3）转换层的抗震设计
为保证设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按高规规定提高一级采用，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架一核心简结构和外围为密柱框架的简中简结构的抗震等级不必提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大；8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。
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4、构造措施
首先对整体结构进行概念设计，采用必要的结构构造措施是保证抗震设防要求的重要手段。本工程采用了以下一些构造措施：
（1）强底部框支层的刚度和延性。
根据转换层结构设计原则，转换层上下结构侧向刚度比值在抗震设计时不应大于２。为了减小上下层刚度比，底部两层核心筒及剪力墙厚度为３００ｍｍ，３层以上为２００ｍｍ；混凝土等级Ｃ４０，３层以上Ｃ３５～Ｃ２５。由于核心筒位置较偏，北向刚度较大，因此在底部南边位置适当部位增设了短肢剪力墙，使刚心和质心尽量重合，
也提高了底部刚度，使其满足刚度比限值。
（2）加强转换层楼板的刚度及延性，确保水平荷载的可靠传递，楼板厚度取为１８０ｍｍ，双层双向配筋，每层每方向的配筋率为０．２５％，加强了整体性。
（3）短肢剪力墙尽量布置在框支柱上，避免在框支柱间设置剪力墙，墙肢可以长一些，这样大幅度降低了转换大梁的弯矩，同时也降低梁高和配筋。选用形式上尽量采用Ｌ型、Ｔ型，避免使用一字型。
（4）为加强转换层的整体协调能力，在转换层楼面上周边及内部非门洞口的地方做一些矮墙，墙高伸至窗台底面。作为一种安全储备，在计算中未考虑该段墙。
5、钢筋混凝土工程结构设计要点
鉴于高层建筑转换层钢筋高含量、主筋长、钢筋布置密集等特点，笔者认为要准确地翻样和下料，并安放和安装好钢筋，防止钢筋“抢位”而造成的返工问题：
钢筋的翻样和下料：对转换层设计理念进行分析，在对设计文件说明认真审核和熟悉的基础上，结合实际条件翻样施工工作；适当增加节点空间，以便为混凝土的浇灌和振捣提供有利的施工条件；闪光对焊大梁主筋接头，除了要做好电焊培训工作之外，还要保证施工材料的质量；分别设置跨中1/3的跨长内和支座1/3跨长内于梁上部的主筋接头、部主筋接头两个位置，在下料主筋的同时，对所有钢筋的接头位置进行合理安排，防止主筋焊接接头的重叠；梁主筋需要根据接位的顺序进行编号，主筋下料的时候也要密切关注对焊接头的准确性。
（2）钢筋的安装和就位：大梁钢筋的安放需注意：搭设临时的钢管搁架，搭设位置在梁底上方；铺设纵筋和首排面筋于搁架下的横杆上；铺设所有主筋于梁下部上；铺设首排面筋于搁架下的横杆上并将钢筋做成S形。首层面筋铺设后，铺设第二排纵筋，第二排纵筋铺设完毕后，再铺设第三排纵筋，逐层挂起全部纵筋；梁纵筋的安装，梁与梁之间的位置，柱节点箍筋安装位置和数量，要通过依次交叉穿插和上下交替搁置等方式进行确定，在每一层的主筋之间穿插柱箍筋，特大梁钢筋骨架就位之后，按需固定和绑扎柱箍筋。
6、结语
总之，在高层建筑设计中，转换层设计是结构设计的一个难点，更是不同形式结构体系转的确的关键点，设计时应不断研究和进行方案比较，在可能的情况下做出较优的技术方案才能实现安全、适用、经济等综合目标。
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论文作者:张啸
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：结构论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 钢筋论文; 厚板论文; 位置论文; 结构设计论文; 《基层建设》2017年第36期论文;