楼响钟 范光强
浙江宸泰建筑设计研究院有限公司 浙江义乌 322000
摘要：随着社会经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，应人们要求，高层建筑也正向着多样化、复杂、多功能的方向发展，但其建设难度也大大增加。本文对高层建筑结构中转换层的主要结构形式及特点进行了阐述，论述了转换层结构的一般分析方法和施工原则，结合实例就如何设计带转换层的高层建筑结构进行了分析，希望能对业内人士提供一定的参考。
关键词：高层建筑；结构设计；特点
一、引言
一般高层建筑设计中，都会有转换层的出现，它有着不可替代的重要作用。随着经济社会的快速发展，对高层建筑功能及综合性用途的要求也越来越高，要想改变高层建筑的基本功能，通常要改变竖向结构型式，或者改变柱网、轴线，很多时候两者都要改变。鉴于上述情况，如果高层建筑的竖向结构体系发生变化，就必须设置转换层，有的文献也称之为过渡层。
二、转换层型式的主要类型及其特点
转换层有以下几类：
1.梁式转换层：常见于底部大空间的框支剪力墙结构体系。梁式转换层把剪力墙架设在框支梁上端，框支梁由框支柱支撑。如果纵横向都需要转换，就必须进行双向梁布置。设计和施工相对简单，应用最为广泛。它的局限性在于如果上下轴线布置错位，需要增加转换次梁，形成较为复杂的空间受力。
2.箱式转换层：如果转换梁截面面积偏大，一层楼板不能满足楼板刚度。可在转换梁梁顶与梁底，此外另外一层楼板，构成箱形梁。一般宜遍布全层设置，应该沿着筑周边环通构成“箱子”。它的优点是转换梁具有较强的约束、较大的，整体效果良好，传力均匀，还可以用作“设备层”，它的不足之处是梁中开设备洞较多，造价高。施工复杂。
3.厚板式转换层：如果有较多的上下柱网错位，梁难以直接承托，就要用到板式转换层。厚板厚度要与柱网尺寸、上部结构荷载相匹配。其优点是下部柱网受上部结构影响小，布置灵活。厚板刚度较为理想，整体性较好，能够构成承台，施工也简单。缺点是厚板自重大，容易产生震害，经济性也不太理想。
4.桁架式转换层：如果高层建筑下部设置大空间商场，高层是小空间客房，还要设置管道设备层，建议使用桁架式转换层。上部柱墙穿过桁架传送到下部柱墙，管道需使用桁架间空间穿行。采用桁架转换结构时，通常要跨满层布置，上弦节点要对中上部密柱或墙肢形心。这种转换层的框支柱相对较小，施工较为复杂，轴线错位布置的难度也大。
三、转换层结构的一般分析方法
转换层的存在对于整个高层建筑结构体系来说十分重要，在设计中，首先要采用三维空间分析分析整体结构，然后根据上部结构传递到负载转换层上的应力分析层，采用应力分析方法，加固设计及结果分析。可以使用实体单元模拟转换梁，对于板和重叠的块，在板和局部进行应力分析。梁式转换层的墙体形式也可以进行局部应力分析。
通常来说，建筑工程的抗震设防烈度要达到8级，接下来以梁式转换层为例，对高层建筑转换层结构的防震功能设计进行具体分析。第一，要想取得精确的计算结果，必须选用合理的模型，还要正确的计算参数：要充分认识，转换层的设置高度、它在结构中相对位置的变化，以及整个转换层抗震能力受转换粱截面结构的影响，鉴于上述情况，设置了4个模型对比分析。
一是原结构模型，转换层在6层楼面；二是转换层在2层楼面，层数依旧结构高度减小；三是转换层还是2层楼面，层数变多，不变的是结构高度；四是将互调转换层结构转换梁截面高度与宽度。参考以上4个模型来确定恰当的结构基本参数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分析4个模型振型的地震作用，得出结论，转换层在6层时，地震作用发生明显的突变现象；转换层2层时，它附近的地震作用突变不明显。
四、我国在高层建筑带高位架空转换结构层设计中需遵循的原则
根据我国高层建筑功能使用的需要，选用合理的结构转换层不可以大量节省施工原材料，还可以缩减建造施工投资成本，此外，如果高层建筑物与结构型式实现统一，也能够表现出结构整体的建筑美。
1.减少转换次数的数量。对于带高位架空结构转换层，如果竖向结构为上下主体时，需注意最大程度的布置成竖向结构为上、下主体，竖向结构还要连续贯通，尤其是遇到混凝土框架结构体系，尽量实现上下连贯的垂直竖线结构；
2.直接传送负荷。布置带高位架空转换层的上下主体竖向结构时，还需确保水平转换结构的传力直接，应尽量避免多级的复杂转换过程，同时避免传力复杂、抗震不利、质量较大、耗材用量多、不经济、不合理等情况；
3.加强低层弱化高层。在低层大空间的整体结构，为了确保证高层建筑物具备恰当的刚度、强度、延性和抗震等特征，需要最大程度强化带高位架空的转换层中低层主体结构刚度性能得到满足，还要不断削弱带高位架空转换层高层主体结构的刚度性能，从而保证带高位架空转换层上下不同建筑体系结构的刚度与变形特征最大程度的相近。
五、高层建筑结构设计及案例解析
1.高层建筑转换层结构设计案例
案例工程是一个综合型高层建筑物，占地总面积2.57万平，26层高度。1层至3层商场，4层到10层是办公楼，11 到25层是住宅区，26层是机房等。1层、2层层高4米2，3层层高5米6，4层层高3米，5层、6层层高2米8。按照建筑设计要求，3层以下要预留较大空间，上部小空间分隔较多，因此，建议上部设置剪力墙，下部设置框一剪结构，3层楼面设置结构转换层，板厚250毫米。
2.构件大小。这里需要考虑2个重要的问题：一是要实现大空间层有足够的刚度，竖直方向刚度变化不能过度悬空，二是水平剪力，能够靠地传递到上部结构。
鉴于题目要求，通常设计中关键要满足上下层刚度比，
也就是说：
Ri、Rw+7——折算抗剪截面面积，
Bs、Bs+2一一s层、s +2层，全部柱的截面面积；
F=FD+0.65D
KL一一在所计算的方向上剪力墙的全部有效截面面积；
MG——第w层，w+7层混凝土剪变模量；
hi、hi+1——第i层、i+1层的层高。
在非抗震设计时，rr应尽量接近于1不应大于3；在抗震设计时，rr应尽量接近于1.不应大于2。
根据以上要求及平面布置情况和构件截面估算.3层以下中柱断面为110厘米*110m，边柱80厘米 * 80厘米.剪力墙厚40厘米，4层以上剪力墙厚20厘米。上部剪力墙较密，导致一般资料无法对转换层的设计提出细致数量化的的尺寸要求。一般情况下，转换梁断面的较大话可以提高转换层的刚度，如珠江、上海大厦为0.9m*1.75m，深圳国贸大厦梁高4.5m，北京华联大楼1.4m*2.8 m。由此可见跨度为6到7m的转换梁、梁高度一般在2.5m以上。根据同类型结构选用转换梁截面为90厘米*250厘米至70厘米*150厘米实行电脑计算，还要进行检测和计量。
六、结束语
为了满足人们对高层建筑的功能的需求，需要对高层建筑不断进行完善，必须选择恰当的转换层，从而节省材料、费用和宝贵的土地。近年来，我国的转换层建筑数量激增，施工技术也有了日新月异的发展和进步，如今高层建筑的建设要求越来越高，功能也越来越复杂，对转换层的要求也有了更多更丰富的内涵。必须不断提升技术水平和行业标准，从而达到节省土地和资金、保障建筑质量、工期和没关系的目的。
参考文献：
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[3]黄凤秋 高位转换框支剪力墙的设计、技术处理措施[J]现代物业-2011年7期
[4]张叶田，葛文斌.某商住楼转换层结构设计与技术经济比较分析[J].建筑科学.20097期
论文作者:楼响钟,范光强
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/17
标签：结构论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 截面论文; 厚板论文; 桁架论文; 高层论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;