摘要：在高层建筑中，结构转换层的设计一直是建筑行业人员十分关注的问题，由于其结构的复杂性和工程量巨大，需要工作人员对其进行充分的了解，合理的进行设计，对于高层建筑转换层的设计要选择合理的、合适的转换层形式，在布置设计时，更要加强主要构件来增加设计结构的安全性和稳定性。本文主要探究了高层建筑转换层的作用，结构转换层的类型以及转换层结构设计要点，以供参考。
关键词：高层建筑；转换层结构；设计要点
引言：在高层建筑中，位于建筑结构的下部受力较大，而上部结构受力相对较小，因此为了保证整个建筑的安全性，必须确保下部结构牢靠，因此通常在下部结构布置的刚度大、墙体多、柱网密，越往上部建造，所需的墙、柱数量都相应减少，从而扩大柱网。导致整体的建筑物出现上部的活动空间远远比下部的活动空间要大，不符合建筑功能对空间的需求。为了实现建筑功能需求，必须打破原有的常规设计，在创新的过程中，就会使用到转换层结构，其功能主要是在结构转换的楼层设计水平转换构件，使得整个建筑符合其使用功能。
一、高层建筑转换层的作用分析
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。
二、结构转换层的类型
高层建筑转换层结构形式的选择有以下几种结构形式:梁式转换层、桁架式转换层、厚板式转换层。
梁式转换层。梁式转换层是目前高层建筑普遍采用的结构形式，根据高层建筑功能要求，转换层如果可以保证较高的层高，就可以作为正常的楼层使用，若受层高限制或设备专业的要求，也可以作为专门的设备层使用。梁式转换层是指在钢筋混凝土楼板之上设置单向、双向、斜向托梁，从而达到承托本层之中落空的上层承重柱或剪力墙的目的。如果设计要求需要横向和纵向同时转换，也可采用双向梁的布置形式。而对于框筒结构或筒中筒结构，可以按照实际情况的需要在相应的楼层当中布置一圈转换大梁，其目的就是通过转换梁将上部墙体的荷载传递到下层两边的柱上去，从而保证结构的整体稳定性。
桁架式转换层。桁架式转换层是由梁式转换层演变而来，整个转换层由多榀钢筋混凝土桁架组成承重结构，桁架的上下弦杆分别设在转换层的上下楼面的结构层内，层间设有腹杆。由于桁架高度较高，所以下弦杆的截面尺寸相对较小。桁架可分为空腹桁架和实腹桁架两种，它可以是钢桁架，也可以是钢筋混凝土桁架。目前在高层建筑中，通常采用的是钢筋混凝土桁架。桁架转换层的基本设计原则是强斜腹杆，强节点，所以节点处受力相对复杂，容易发生剪切破坏，设计时一般配筋过多。桁架转换层通常要求高度在 3 m 以上，否则斜压杆件容易形成超短柱，它在地震作用下容易产生脆性破坏。
厚板式转换层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆厚板式转换层普遍用于上下柱网错位较多的情况，此时难以用转换柱和转换梁承托，即可采用板式转换层，厚板转换层的厚度是根据柱网的尺寸和上部的荷载综合确定。厚板转换层中下部的结构布置受上部结构布置影响较小，同时由于厚板的刚度很大，类似于一个承台，从而楼层的整体性很好。厚板转换层的缺点就是自重大，产生的地震作用也大，建筑材料消耗较大，建筑的经济性无法保证。因此，此种结构的设计和施工难度都非常大，在实际工程当中的应用比较少。
三、高层建筑转换层结构的设计要点
1、转换层结构布置
据相关研究已经显示，在底部的转换层中，如果其位置越高，它的上下高度的突变就会越大，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及简体就容易出现裂缝现象，框架的支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。所以说，转换层的位置如果是过于高，就会对抗震产生不利的影响。按照相关的研究结果显示，转换构件能够运用箱形结构、斜撑、厚板、转换大梁等形式，在地震区对于一些转换厚板的使用经验是比较少的，可以在一些非地震区采用，在一些大空间的地下室中，因为其周围有着约束的作用，而地震的反应也低于上部的框支结构，所以，在 7 度到 8 度的地震设计的一些地下室就能够采用这种厚板转换层。
2、合理选择转换层结构刚度
在实施转换层结构设计时，存在着转换层构造刚度合理值的问题。当转换层刚度太大时，一方面引发地震反应与突然增大结构竖向刚度，让转换层上下层处于更加不利的受力状态，另一方面增加材料用量，结构经济性不科学。当转换层刚度太小时，上部框支部分的竖向构件和别的竖向构件之间也许会发生相对大的沉降差，从而在上部构造中和这部分竖向构件相连的水平构件中形成显著的次应力，造成增加其配筋。这一点在正交主次转换梁构造中的转换次梁中表现最为突出，这时不但转换次梁要选用合理的截面尺寸，还要确保转换主梁具备充足的刚度，以减小由于转换主梁挠度引发转换次梁的支座沉降而造成上部结构构件形成的次应力。
3、合理安排转换层的位置
因为建筑物本身内部结构就极其复杂，所以，在建筑物的设计和施工过程中， 合理安排转换层的位置显得尤为重要。因为建筑物的受力模式比较复杂，而且建筑物内部的受力作用的分布位置和受力种类会随着建筑物高度的变化而变化； 而且当建筑物的高度达到一定的范围以内，建筑物所承受的各项作用力便会呈现明显的上升趋势，从而在一定程度上为建筑物的设计带来困难。在转换层结构的设计中，如果位置比较高，不仅会对转换层内部的受力情况发生改变，而且还会影响转换层上下层面的刚度和受力方式。这样会使转换层成为建筑物的薄弱环节，影响建筑物的抗震能力。所以，在施工过程中，要适当降低转换层的高度，使其保持在合理的位置，提高转换层结构的设计水平。
四、结束语
转换层结构是一种新型的结构形式，它的出现推动了高层建筑及其结构体系形式的发展, 极大地促进了建筑科学的进步。带转换层的高层建筑是未来房地产事业的一个总体趋势，实现高层建筑转换层结构设计综合性分析，能够有效的避免在设计中留下重大的安全隐患，这不仅是对广大人民群众的负责，同时也是我国设计单位提高自身能力的一个必经之路。
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，2017（10）：116-117.
论文作者:何志成
论文发表刊物:《城镇建设》2019年13期
论文发表时间:2019/9/17
标签：结构论文; 厚板论文; 桁架论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 建筑物论文; 构件论文; 《城镇建设》2019年13期论文;