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摘要：进入改革开放以来，人们的经济水平日新月异，相对的对建筑的要求也越来越高，所以国家加大了对基础建筑的投入。城市化的进程不断加快，城市的规模不断加大。人们经济水平的提高，刺激着房地产行业的火爆，越来越高的楼房建起来了。随着城市规模的不断扩大，外来务工人员不断涌进，由于城市的空间局限，为了更好地利用空间，所以高楼就成为了一种潮流和趋势。随之而来的就是带转换层的高层建筑。
关键词：高层建筑；结构转换层；结构设计
一、高层建筑中结构转换层的重要作用
随着城市人口的逐渐增多和城市化进程的逐渐加快，为了满足人们对住房的需求，高层建筑已经逐渐增多。在高层建筑中，不同楼层的受力点是不相同的，这样就会对高层建筑的整体安全性能造成严重的影响。在这个过程中，高层建筑的中部和底部的受力比较大，上部的受力比较小，且每一层的受力情况都有一定的差别。因此，建筑工程设计人员设置了结构转换层，以此来提高高层建筑工程的稳定性。和普通建筑相比，高层建筑的最大特点，就是不同楼层之间的受力特点不同，而且会对建筑的整体安全性产生明显影响。一般来说，高层建筑中下部楼层的受力大，上部楼层的受力小，呈现出金字塔形态。在具体设计期间，设计人员会在下部楼层增加梁、柱等结构，从而提高结构刚度；随着楼层高度的增加，设计人员又会减少墙、柱等结构，充分发挥下部支撑结构的功能作用。尤其是转换层的设计，由于具有特殊性，因此是整个建筑设计的重点，要求扩大下层结构空间，保证整体结构的稳定性。
二、不同类型转换层的设计的概述
每一个具体的转换层设计结构，都是需要有其对应的设计方法和原则的，列举如下：
1、梁式转换层结构
该结构形式是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，由于其传力途径采用墙（柱）→转换梁→柱（墙）的形式，具有传力直接、明确和清楚的优点，实际工程中转换梁的结构形式有多种多样，设计时，可以根据实际情况进行合理的选择。
2、桁架式转换结构
桁架分为空腹桁架和实腹桁架2种，它可以是钢桁架，也可以是钢筋混凝土桁架，在钢筋混凝土高层结构中常用钢筋混凝土桁架。“强斜腹杆，强节点”是桁架转换层的基本设计原则。
3、箱型转换结构
该结构形式即单向托梁、双向托梁如果连同上下层较厚的楼板共同工作，可以形成刚度很大的箱形转换层。它的优点是转换层本身的整体性很好，能够保证上下竖向构件的有效传力。
4、厚板厚梁式转换结构
带厚板转换层的高层建筑可采用三维空间分析程序进行整体结构的内力分析。可采用PKPM系列软件中复杂楼板有限元分析软件对其进行计算。
三、转换构件设计要求
1、框支柱
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆抗震设计时， 框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；剪力调整―――框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用；框支柱的数目不多于10 根时，当框支层为1～2 层时，每层每根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层。为3 层及3 层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10 根时，当框支层为1～2 层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3 层及3 层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
2、框支梁
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其上墙厚的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1 /6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储备，特一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.6%。框支梁在满足计算要求下，配筋率不小于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因而应配置足够数量的腰筋。腰筋采用Ф16，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”原则，在纵筋已有一定富余的情况下，箍筋更应加强。箍筋统一采用Ф14@100八肢箍全长加密，配箍率达到1.53%。
四、高层建筑结构转换层设计时应注意的事项
在我国，虽然经济发展十分迅速，连带着建筑业近些年也相当火热，但是我国的建筑业起步相对于发达国家来说是相当晚的，各项转换层的结构设计理论和设计方法等相关技术还不成熟，这样就会在实际工程中遇到很多问题，把问题总结一下，要注意以下的几点：
1、在设计过程中，应该注意要把高层建筑的结构转换层的上部设计成抗侧刚度接近于下部的抗侧刚度。转换层的上，下部的抗侧刚度不能突变，这是一个渐变的过程，
2、高层建筑的底部转换层的高度与刚度有关。当转换层的位置越高的时候，转换层的上下刚度变化幅度会增大，那这样的话就会造成转换层上刚度发生突变，导致剪力墙受压出现裂缝，墙体出现破坏，发生自然灾害时会坍塌，造成安全隐患。设计人员在设计时在高度与刚度之间取一个合理数值。
3、在实际工程设计过程中，高层建筑的结构转换层下部的结构不可以设计为柔软层。因为转换层要有一定的刚度要求，柔软层则不能承受上部的载荷与剪应力，很容易造成建筑物倒塌，危及人们生命财产安全。
4、由于结构的复杂性以及工程量肯定十分巨大，设计的人员应该要注重概念设计，在设计过程中多查些资料数据和当地的相关法律政策，反复比较调整，得到最好的合理设计。因为建筑业是一个一次性的工程，不可以反复重做，所以在取数值尽量合理，符合实际。在布置时应尽可能规则、简单、对称、美观。
五、总结
高层建筑的造型和功能日趋多样化。带转换层复杂高层建筑结构能满足建筑物上、下不同使用功能的要求，但该类结构由于刚度突变，竖向构件不连续，属于不利于抗震的结构。转换层结构设计是结构设计的一个难点，更是不同形式结构体系转换的关键点，设计时应不断研究和进行方案比较，合理建立分析计算模型，正确运用设计软件，透彻理解规范条文的含义和背景，在现有水平的基础上设计出安全可靠经济适用的结构。
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论文作者:林涛,张存亮
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/7
标签：结构论文; 剪力论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 桁架论文; 支柱论文; 受力论文; 《防护工程》2017年第19期论文;