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摘要:由于城市化进程的加快，高层建筑领域的发展水平有了明显的提高，大量的高层建筑工程也出现在了人们的生活中。与中低层建筑相比，高层建筑的施工难度较大，所涉及到的施工流程，项目方案和结构设计等都具有一定的复杂性和技术性，如果不能对这些施工内容进行合理的掌控，那么就会降低高层建筑整体的质量和后期使用的效果。转换层结构设计是高层建筑中比较重要的部分，它不仅与高层建筑的空间分配有着密联系，还与高层建筑结构墙的稳定性有关。本篇文章就高层建筑转换层结构设计中的问题进行相应的论述，并提出些许观点，希望能对相关人士研究有所帮助。
关键词:高层建筑；转换层结构；设计；问题
近年来，高层建筑的数量随着国家经济水平的提高而逐渐增加，越来越多的建筑工程也随之涌现。虽然高层建筑的出现改善着人们生活和工作的环境，更为城市化建设提供了有利条件。但是人们对高层建筑结构设计质量的要求也变得越来越严苛，使得高层建筑施工领域的发展面临着不小的挑战。近年来，很多高层建筑施工团队逐渐加强了对转换层结构设计的重视，并对结构设计中存在的问题进行了深入的研究与分析，同时还针对不同的问题制定了相应的解决方案，以此来提高转换层结构设计质量，为高层建筑整体的施工质量奠定坚实的基础。
一、高层建筑转换层结构设计中的问题
1、结构受力方面的问题
剪力墙结构将转换层作为界限，上部的剪力墙具有类似的变形曲线。对于受到外力影响的楼层剪力，会由于剪力墙等效刚度比例的不同分配，使得其下部侧向刚度出现迅速变小的情况，最终导致底层框架需要承担的水平力出现急剧降低，但是，底层剪力墙的水平力会出现迅速提升。水平力在底层出现的分配变化是通过转换层实现的，主要利用了其刚性楼板在力传递方面的功能。当转换层完成对楼层间的力的传递和分配之后，它在平面领域受到了很大的冲击力，出现严重的平面变形，对楼板在平面范围的刚度产生影响。
如果水平力受到底层框支柱和落地剪力墙的刚度分配之后，鉴于框支柱侧向刚度较小，在具体核算过程中，它所承担的力量极小。但是，一旦转换层的楼板出现变形，那么，在框支柱范围内，其在水平方向的位移变化就会达到最大值，也就是说，支柱实际受力要大于理论值，而且相差很大。通过上述分析可以认识到，位于转换层周围的受力比较多变和复杂，在进行设计的时候，要为剪力墙和框支柱设置安全储备。
2、结构类型和主要特征问题
在当前的高层建筑转换层设计中，梁式转换层是使用比较广泛的类型，传力的流程为上部的墙壁，而后转换梁，最后为下部柱。在力的传递方面，比较直接，方向明确，能够进行方便的工程核算，便于设计。这种类型是将单向和双向托梁、较厚的上下层楼板进行统一浇筑，而后形成一个整体，实现统一作业，这种方式所形成的刚度较大。如果转换层的上下柱网呈现错开的样式，布局错乱无章，很难借助梁进行承载，那么，需要厚板的协助，也就是板式转换层。由于需要较大的抗冲力，所有其厚度要求高。对于下层柱，设计可以更加灵活，但是由于其自重较大，需要大量的材料，很容易出现工期延误的情况。
3、桁架式转换问题
桁架主要分为空腹型和实腹型。与梁式转换类型相比，其在受了方面更加清楚，能够提供更加广泛的使用空间，同时其自身重量不高，因此，具有较强的抗震能力，但是，其缺点是，节点设计存在较大难度。在采取这种方式的时候，其基本设计原则是要保证斜腹杆和节点的强度。鉴于节点受力的复杂性，很容易出现脆性损伤，给施工带来不便，增加了这种方式使用的难度。在运用这种方式的时候，要注意以下几个问题：首先是要保证桁架转换层的高度，通常在3米以上，一旦高度不达标，就会导致超短柱的出现，造成脆性破坏；其次，要实现上弦基点与其对应荷载的对齐，发挥桁架在受了方面的特定优势；再次，将预应力应用在上下弦和斜腹杆，那么就会有效减小截面，节省费用，比较经济实用。
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二、高层建筑转换层结构设计的注意事项
1、注重结构设计原则
要想提高高层建筑转换层结构的设计效果和质量，那么相关设计团队就需要有效的掌握转换层的结构设计原则，这样才能为设计工作的顺利开展提供保障，主要设计原则体现在以下几个方面：
第一，相关工作团队在设计转换层结构的时候，可以根据实际施工需要，适当减少竖向构件的使用量。因为当竖向构件的数量减少时，就会相应的降低构件刚度变化率，同时还能提高转换层结构的抗震性能。所以相关设计团队需要对竖向构件的数量进行合理的控制。
第二，设计团队需要对转换层的竖向位置进行合理的规划，使其尽量保持在较低的范围内，这样既能保证转换层结构后期的使用效果，还能节省一定的空间。
第三，在实际施工中，相关设计团队还要对转换层进行合理的优化设计，如转换层传力方向的优化、刚度优化和转换层样式的优化等。通过对这些内容进行科学的优化，不仅能提高转换层结构的安全性，还能间接的提升高层建筑整体的经济性。另外，对这些内容进行合理的优化，还能减少设计材料的浪费，如果将一些节能环保材料引入其中，协助转换层结构的优化，还能对环保事业的发展贡献力量，有利于城市化的建设和发展。
2、注重刚度在转换层下部的分布
在进行转换层架构设计的时候，要高度重视刚度值的合理性。如果刚度较大，地震反应和结构竖向刚度会出现急速膨胀，转换层上下受力都不均衡，材料使用量也增加，在经济性上也不科学。如果刚度过小，沉降差出现，次应力产生，配筋增加，尤其在转换次梁中更加突出。因此，在转换层设计过程中，竖向刚度的变化是经常遇到的问题，彰显复杂性。在进行抗震设计考虑的时候，要保证位于转换层主体结构的剪切刚度达到技术标准，这样，较大的竖向转换构件就会被派上用场，主要的包括加大混凝土强度以及增加剪力墙等方式。此时，较为突出、值得注意的问题是：筒体截面的扩大使得其在下部结构的总刚度比重增大，需要承载更大的地震荷载，因此，需要高度重视筒体的安全设计，以实现更强的抗震性；在运用剪力墙的时候，要保证刚度在整体上的均衡性，使得刚度与质量中心能够重合，避免出现建筑物的变形。
3、注重转换层结构与建筑专业的结合
高层建筑转换层设置的目的是为了迎合建筑实际用途，要在结构上充分考虑建筑物自身的特征。首先，充分考虑建筑物外观特点，例如，巨型框架、拱形等，保证受力合理，同时还能满足外观的需要；其次，转换层的结构特点要以建筑物功能为前提，设备层兼顾转换层，要保证转换层空间足够，此时适合使用实腹或空腹桁架代替梁式转换。
三、结束语
从文章上面的内容可以了解到，虽然相关施工团队在进行高层建筑转换层结构设计的过程中，会由于一些因素的影响而出现问题，如转换层结构受力问题或质量问题等。但是随着科学技术水平的提高和新型施工技术的出现，高层建筑转换层结构设计质量得到了明显的改善与提升，设计过程中出现的问题也减少了不少。另外，很多建筑工程为了提高转换层结构的设计效果，还会根据高层建筑结构特点和设计需要对相应的设计方案进行调整，同时还对设计方案中存在的不足之处进行改进，从而提高了转换层结构的设计质量。相信高层建筑施工领域在未来的发展中，能够取得更大的突破，为城市化建设和发展提供有利保障。
参考文献:
[1]高层建筑转换层结构设计的探讨[J]. 檀小龙. 四川水泥. 2017(08)
[2]谈建筑转换层结构的施工技术问题经验分析[J]. 蔡王澎. 四川水泥. 2017(08)
[3]建筑转换层结构的设计问题分析[J]. 丁瑜婷. 江西建材. 2016(14)
[4]浅析建筑转换层结构在设计中的若干问题[J]. 张伽华. 建筑设计管理. 2016(06)
论文作者:张,滕
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
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