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摘要：随着城市化进程的加快，一些城市建筑密集建成，以及大量的高层建筑纷纷涌现。在高层建筑必须设计成大型空间结构，由于底层商场的特殊功能与上部居住和办公使用布局有很大差别，这需要通过转换层的设计来实现。本文主要探究了转换层的作用以及设计要点，以供参考。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计
引言：在高层建筑结构中，转换层是楼层的上下结构之间的重要转换结构，且根据高层建筑功能的需要，不同高层建筑的转换层的结构设计也不尽相同。高层建筑的转换层结构是保证整个建筑工程质量的重要部分，其影响了工程的建筑质量。因此，作为高层建筑结构设计人员，在高层建筑结构设计中必须注重转换层结构的设计，提升自身的设计水平，为整个工程质量奠定坚实的基础。
一、转换层的内涵
在高层建筑中转换层的主要内涵就是指在高层建筑的某一层上设计出一个过渡层，其上半部分是设计者利用多个墙体的设计组合成小的空间，在这个空间里人们可以实现居住或办公的用途，下半部分所采用的则是较少的墙体组合从而形成一个较大的空间，可以作为商场的建设需求，但是在这一过渡段的建设中要将上半部分和下半部分之间很好的连接在一起，而竖向的杆件是不能够很好的满足设计的需求的，所以在设计的过程中要使用水平转换的形式来进行结构上的设计工作，只有这样才能使转换层实现其在高层建筑中的使用功能。
二、转换层的作用
结构转换层当前被广泛应用于高层建筑的结构设计中，利用结构转换层，能够使高层建筑的功能增多，使高层建筑的功能性增强，可以在高层建筑的内部，实现其空间的多方面应用，从而最大程度满足人们的生活工作和娱乐需求，同时也能够增加高层建筑的价值。另外，高层建筑的结构转换层具体作用还包括：
1、增加室内使用面积
高层建筑的结构转换层，其类型十分多样，所以在应用的过程中，能够打破传统建筑的使用局限性，防止上部竖向结构伸延造成的建筑内部使用空间限制，扩大了相邻剪力墙之间的距离，从而使得建筑内部的空间扩大，在一定程度上增加了建筑的室内使用面积，可以在一高层建筑内部的空间进行多样化的设计和规划，从而提高建筑内部的空间利用率。
2、增加建筑出入口的数量和宽度
当前建筑在使用的过程中，由于其功能性和规模的增加，人流量也随之增加，在这种情况下，人们对于建筑的使用便利性也有了更高的要求，所以为了满足人们的使用要求，建筑的出入口数量和宽度也不断增加，提高人们的生活便利性。在高层建筑的结构中，转换层的应用，能够切实实现这一目标，利用结构转换层，能够使建筑下层的两个柱桩之间的距离增加，从而增加建筑出入口的宽度。
三、转换层结构的设计要点
1、转换层结构分布
高层建筑设计中考虑的因素相当之多，结构框架的转换层的选择也是很有讲究的，高层建筑主要包含的关键因素有梁、桁架、箱形结构、空腹桁架、厚板、斜撑这些重要的构件做支撑，根据具体的工程建筑情况进行合理的设计，确保建筑的转换构架安全适用。应根据所选择的现有结构分析软件，合理选定计算简图，并判断计算模型与软件中的力学模型是否一致。在对结构进行整体分析的过程中，应注意转换层的垂直位置、转换层结构变形及转换层上下层剪切刚度比对结构的影响。在对转换层进行局部分析的过程中，应注意转换层以上作用的荷载及其分配、转换层的上下层间位移、转换层的上下墙柱内力分布及不同转换层结构形式对楼层剪力的影响，当选用厚板转换时，应注意开大洞厚板的不利应力分布。
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2、转换层结构刚度选择
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、配筋与转换梁设计
在高层建筑结构的设计中，设计人员必须对建筑上下部的功能要求与结构特点进行充分了解，之后再根据两部分结构间的差异来选择合适的楼层作为结构转换层，这样既可以降低因结构转换而对建筑结构的影响，提高建筑整体结构的稳定性，同时也可以使建筑施工难度大大降低。同时，在建筑落地构件的设计中，必须要保证落地构件位置的均匀性与对称性，落地构件本身的抗剪刚度与抗弯能力也要满足建筑结构整体要求，以免因落地构件受力不均或本身质量问题而对建筑下部结构稳定性造成影响。另外，在施工配筋的设计中，设计人员还要根据支座负弯矩衰减的特点，将其固定到支座上发，并杜绝弯筋的出现。
4、考虑不同层受力状况的影响
高层建筑之所以需要使用结构转换层，主要是因为其层数过多，而内部的功能性比较强，内部空间的利用状况不同，这就导致了高层建筑内部，不同层之间的受力情况存在很大差异，受力复杂。所以在进行高层建筑的结构设计时，必须要考虑到每一层的受力情况，和影响其结构稳定性的因素，在设计时，需要对这些因素和问题进行针对性的设计。在设计工作之前，设计人员需要对高层建筑每一层的具体设计情况进行了解，根据其结构设计和受力情况进行转换层的设计优化，计算出合理的受力情况，精准计算结构转换层周围的应力值，并在规定的范围内适当调整结构转换层的规格和性能，保证结构转换层的有效利用。
5、建筑剪力墙设置
在进行高层建筑结构转换层中的剪力墙设计时，设计人员必须考虑建筑的实际情况，根据设计要求，合理地设置剪力墙的数量和位置。这样不仅能够提升结构转换层设计的效率，同时还极大地发挥结构转换层在高层建筑当中的作用。设计人员需要考虑剪力墙中的框架结构疏密，通过计算确定位剪力墙的位置，并且根据楼层的受力情况设置适量的剪力墙。为了提升结构转换层的设计水平，增加高层建筑空间布局设计的有效性，设计师还需要在剪力墙当中增加一定数量的钢筋。对于落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚。设计人员在进行转换大梁的设计时，还需要对结构梁两端部分的结构进行一系列的优化，这样才能有效地控制短肢墙内力和结构承受应力。
四、结束语
总而言之，转换层结构能够满足不同建筑的转换层结构柱轴线、上下墙在构造上的要求，合理布置构件，使整体结构受力均匀，尤其适合功能繁多、体型复杂的结构，可以实现高层建筑物的各种功能，更好彰显高层建筑优点。在转换层设计的时候，需要根据高层建筑的结构性能和结构框架要求，采取有效的设计方案进行结构转换层的设计，最大限度地提升结构转换层设计方案的科学性、可靠性、规范性、可行性，从而全面提升高层建筑转换层结构的设计水平。
参考文献
[1]谢晓锋．高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J]．广东土木与建筑，2017（02）
[2]周明．高层建筑选型及结构设计研究[J]．中国高新技术企业，2016（06）
[3]关度豪．试述如何做好高层建筑转换层的结构设计[J]．价值工程，2017（18）
论文作者:梁耀兵
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/30
标签：结构论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 构件论文; 刚度论文; 受力论文; 结构设计论文; 《工程管理前沿》2019年11期论文;