高位转换建筑的结构设计

高位转换建筑的结构设计

罗梓桐1艾秋池2

1身份证号码：5113241995****XXXX；2身份证号码：5104111995****XXXX

摘要：随着城市化进程不断加快，城市建设面积也是日益紧张。高层建筑结构的设计是高层建筑功能的全面化、体型复杂化创造出良好的基础，实现高层建筑从住宅至办公区域，再到大开间商业变化，高位转换结构的设计就是当前高层建筑结构设计关键。下面就结合作者实际工作经验，简要的分析高位转换建筑结构设计，希望对相关从业人员有所帮助。

关键词：高位转换；建筑工程；结构设计

Abstract：Withtheaccelerationofurbanization，theareaofurbanconstructionisbecomingincreasinglytense.Thedesignofhigh-risebuildingstructurecreatesagoodfoundationforthecomprehensivefunctionandcomplexshapeofhigh-risebuilding.Thedesignofhigh-riseconversionstructureisthekeytothecurrentstructuraldesignofhigh-risebuilding.Thefollowingisabriefanalysisofthestructuraldesignofthehigh-riseconversionbuildingbasedontheauthor'spracticalworkexperience.Ihopeitwillbehelpfultorelevantpractitioners.

Keywords：high-levelconversion；Constructionworks；Structuredesign

1高层建筑的转换成发展的背景

随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑在城市设施建设中得到广泛的应用，为了有效地满足我国城市建设的需求和城市发展，高层建筑从建筑功能角度上进行分析，使用的功能相对较为单一，比如说：住宅和宾馆较少，更多的是地下停车场和大型商业建筑等等的综合体，大多数商业用房的布置在高层建筑底部，要求设置出大跨度结构体系进行支撑，办公、用房一般都是布置在建筑物的上部，跨度、柱网是不能太大的，为实现其结构的形式变化过渡，不少的高层建筑纷纷设置转换层。

2转换成结构的设计原则

2.1转换层结构设计的要求分析

在高层建筑底部设计过程中，上部楼层布置了一些构件不能落地贯通，在经过布置结构的转换形式，有效实现转换结构构件，对高层建筑上部和下部的楼层竖向结构体系的反差相对较大，应该扩大其下部楼层的竖向结构轴向间距，有效的转换成需要设置在主体结构的体系改变楼层。比如说：在转换为以下地空间区域布置框架剪力墙，落地剪力墙、核心筒体承受了上部剪力墙传递的荷载，有效的形成共同关注结构底协同体系，办公等的用房一般布置在建筑物的上部，跨度、柱网不能太大，为有效的适应其结构形式变化的过渡，不少高层建筑中就设置出转换层。

设计人员应该严格按照实际转换层的情况，尽可能底少开洞，比如说：开洞是需要远离边缘，在洞口可以设置暗箱等等，进而减少刚度的损失。在一般情况下，转换层应该加厚处理，混凝土强度需要高出C30，相邻楼板层的厚度也是需要进行调整的。在预应力的混凝土施工技术较为成熟地时候，高位转换层的设计需要严格结合预应力设计的理论要求，调整转换层应力、变形、裂缝，实现对抗震力的增强。

2.2转换成的设计原则分析

对转换结构的数量进行减少，简化传力的路径就是设计人员应该严格遵循地设计原则，在进行转换层的竖向主体结构的布置过程中，我们必须对其水平转换的结构传力路径进行明确，减少复杂多级的转换结构，比如说：多级梁的转换，并且慎用传力复杂和不利于抗震地平厚板的转换体系，在实际设计过程中，设计人员应该对其转换层刚度的变化进行严格控制，经过对上部构件的强化，弱化下部结构，实现对转换层的上下侧向刚度平稳过度，在进行抗震计算转换层的时候，我们需要要求转换层的肢体侧向结构的强度，满足下面几点要求：

通常在对其刚度比进行计算的时候，设计人员常用的有两种方法，一种是地震剪力的算法，另一种是层间的移比算法，如果要是转换层布置高于三层以上，其转换层上部楼层侧向刚度要比隔壁的楼层低大约五分之三左右，如果要是转换层设置要低于三层，其转换层的上部楼层侧向刚度就比隔壁的楼层要低于二分之一。其设计人员在设计计算的时候可以利用选剪刚度算法，如果要是高层建筑的一层是底部最大空间，其转换层的上下剪切的刚度是有一定的变化的，因此我们要详细的观察其变化的状态，并且对其进行有效的判断。我们可以把转换层的上下结构刚度比用作α来表示，其转换成处于非抗震设计的状态下，α与1就比较接近；α的数值是不能大于3的，其抗震设计α就应该比2小。当设计师在布置建筑空间的时候，不仅要对其建筑地形及周围的情况进行充分调查，而且还要对其建筑结构进行有效的分析，尽量让建筑高层的建筑设备和转换层处于同一楼层，能够对其楼层的高度进行合理的控制，避免空间结构的浪费。

3转换结构的模型设计和计算

3.1梁托柱结构的转换体系

就梁托柱的转换层，应该选用杆模型的方式，比如说：结构大部分轴线都是梁拖柱的传力途径，把结构设置成复杂的高层，托住梁的结构形式主要是框支梁的构造要求实施控制措施，在转换层的布置层数超出3层的时候，框柱抗震等级需要提升一级，在定义特殊的构件过程中，把和托柱梁连接柱认定成框支柱，实现对内力调幅。

3.2框支剪力墙的结构转换体系

转换层以上布置竖向的抗侧力构建能够直接的处在转换层的主体结构中，比如说：竖向构件的布置十分复杂，经过主梁支撑剪力墙、转换次梁以上的剪力墙，并且进行应力的探究，结合其应力对其钢筋进行配置，就B级框支剪力墙结构的体系，不能选择框支主次梁的体系。

3.3厚板结构的转换体系

在非抗震的设计或者是6度的抗震设计转换层需要采用厚板结构的转换层，在7、8度的抗震设计下，转换层是地下室的就可以选用厚板的结构转换，在现阶段，设计界对厚板的转换结构还缺乏了完善的计算和分析的理论，我们需要减少和避免其结构的使用。在整体计算厚板的过程中，上下传力是存在着一定特殊性，我们需要充分重视其厚板面的变形情况，就上部的结构、厚板、下部结构传力变形的计算应该更加的精确，充分考虑其刚度的问题。

4转换层的防震设计分析

4.1放大薄弱楼层的地震剪力

高层的建筑混凝土的结构技术规程中，就对其高位转换层结构薄弱层的地面剪力墙有着明确的要求，应该乘保护系数的1.15要求，并且对其相邻层数的刚度比进行较差。

4.2加强对楼层最小地震剪力的控制

施工设计人员需要对其楼层最小的地震剪力进行复核验算，高层建筑结构的任意楼层地震的水平剪力应该满足其要求，实现对其楼层地震剪力有效的控制。

4.3框支框和框剪结构地震的剪力

框支柱和框剪结构的地震剪力调整需要结合其结构平面的布置，比如说：框支柱在少于十根的时候，转换层就是一层和二层的时候，对应的各层各柱承受的剪力需要结合其基底剪力的百分之二进行计算，在转换层数超出3层的时候，各层柱的承受剪力应该按照其基底剪力的百分之三进行计算，比如说：框支柱在多余十根的时候，转换层是一二层的时候，对其各层柱剪力的总和按照基底剪力的20%进行计算，在转换层超出3层的时候，需要对其各层柱剪力的总和按照基底剪力的百分之三十进行计算，经过对框支柱剪力的调整之后，实时了调整框支柱弯矩和梁端的弯矩及其剪力墙。

结束语：

总之，在高层建筑的结构设计过程中，转换层是十分关键的部分，高层建筑的转换层布置应该有效的满足其建筑功能多样化的需求，保证结构体系与建筑的方案。除此之外，还需充分高层建筑的构造及其抗震要求，设计人员需要明确其转换层结构的概念，有效的确保建筑物的经济性和安全性。

参考文献：

[1]章斌全.框支剪力墙转换层结构设计探索[J].工程建设与设计，2003，（2）：8-10.

[2]施晓.高层建筑转换层结构设计[J].铁道标准设计，2008，（4）：108-110.

[3]黄志勇.论某高层建筑梁式转换层结构设计[J].广东科技，2009，（6）：75-76.

作者简介：

作者均系西南交通大学工程硕士学位研究生