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来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2013-02-04浏览：21次
摘 要：本文介绍了转换层结构的概念及应用，分析了高层建筑转换层结构的形式，提出了建筑转换层结构设计中的注意事项。
关键词：建筑,转换层,结构设计
建筑转换层是建筑物内部不可或缺的重要结构之一，做好建筑转换层的结构设计，并充分了解建筑转换层结构设计中的注意事项，能够有效的提高建筑结构转换层的设计效果，在保证工程质量的同时，达到降低工程施工难度，控制工程施工成本的作用，对促进我国建筑行业的发展有着积极的意义。
1 转换层结构概念及应用
转换层技术从概念上来讲指的是建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，则该楼层称为结构转换层。由于高层建筑的多功能性和具有综合用途的特点，所以转换层技术在高层建筑上获得了广泛使用，高层建筑中使用的转换层技术具有自身的显著特点：首先，高层建筑在使用功能上，下部多为商业区，而上部多为办公和生活区域。鉴于这种分布格局，转换层建构在高层建筑中多出现在下部楼层，而上部楼层较多，这就造成了转换层受力情况复杂，设计施工难度较大，稍有疏忽就可能导致灾难性的结果。其次，高层建筑转换层地震反应强烈。
2 高层建筑转换层结构的形式
从转换层的转换功能来看，可分为以下几种：上、下层结构形式的转换，如上部剪力墙结构转换为下部框架柱结构;上、下层结构轴网的转换，如上、下轴网不重合;上、下层结构形式和结构轴网的同时转换。从转换层的结构形式来看，可分为以下几种：
2.1 梁式转换:梁式转换具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等优点，是目前国内应用最广的转换层结构形式，占总数的85%以上。梁式转换可用于8度及8度以下抗震设计，所不同的只是地面以上大空间的层数有限制，抗震设防烈度越高，地面以上大空间的层数限制越严。
2.2 桁架转换:当底部大空间楼层柱距较大时，转换梁高度常达到楼层的整个高度，而又不能开洞，因而该层无法利用，采用桁架式转换可解决这一问题。桁架转换具有传力明确、传力途径清楚，但构造和施工复杂，特别是节点处的设计和施工。桁架转换层上部的结构要求是“强柱弱梁、强边柱弱中柱”，这也是设计原则。而在空腹转化成施工中，空腹桁架要整层铺设必须保证要有一定的强度来支撑。转换层的截面尺寸要根据剪压比来计算和确定，这样可以提早预防变形。当转换桁架用于框架-核心筒结构、筒中筒结构的上部密柱转换为下部稀柱时也要进行满层铺设，并将两者斜杆的交点作为上部密柱的支撑点。最后就是应加强转换桁架的每一个节点的刚度，而对其结构也要进行完善，防止预应力问题而产生的结构强度问题。
2.3 板式转换:当上部剪力墙布置复杂，上、下轴线错位较多，用转换梁结构难以直接承托时，需采用厚板式转换结构。板式转换结构具有上部墙体及下部柱网可灵活布置，不受结构轴网限制等特点。它的不利之处在于，结构构件超大、自重大、结构层间刚度大、材料消耗大、工程造价较多等。板转换可用于非抗震设计和6度抗震设计。作为转换构件的厚板，其结构自重大、耗费材料多，导致其经济性较差。由于在转换层集中了相当大的质量，刚度又很大，造成转换层处结构的上下竖向刚度突变，容易产生薄弱层。目前，对转换厚板的抗震性能、受力机理和传力途径的研究，还不是很完善，导致其安全可靠性比较差;但是厚板转换也有其比较突出的优点，即特别适用于转换层上部竖向构件布置比较随意、柱网错综复杂的建筑，且模板工作量较少、施工简便快捷。
2.4 箱形转换:当转换层上、下板厚较大，与中间托梁一起共同工作时，形成箱形转换结构。箱形转换层可用于上、下层结构形式转换、柱网尺寸扩大及轴线错位等。
2.5 斜柱转换:当上层结构在下层两柱之间增加一根柱时，可采用斜柱转换外加环梁的转换方式，采用此转换可避免采用耗材较大的梁式、板式转换，而且方便管道的通过(当转换层为结构避难层)。
2.6 巨型结构转换:巨型结构体系又称超级结构体系，是由巨型的构件组成的简单而巨型的桁架或框架等结构，作为高层建筑的主体结构，与其他结构构件组成的次结构共同工作，从而获得更大的灵活性和更高的效能，特别是在次结构的顶层，可设成整层无柱空间。
2.7 其他结构形式转换:如美国IBM大厦的拱式转换，将上部密排柱通过拱的作用传递到下部大柱中。
3 建筑转换层结构设计中的注意事项
3.1 保证转换层的刚度。转换层的高度是决定转换层乃至建筑物整体质量的重要因素，特别是在高层建筑的设计与施工过程中，建筑本身高度与重量上的特点决定了转换层将会承受较大的垂直荷载，而转换层的结构又很容易令建筑物在转换层部位出现刚度突变，使转换层成为建筑物的薄弱环节，降低建筑物的抗震性能。因此，在进行建筑结构转换层设计时，要注意确保转换层的结构刚度不低于其上层结构刚度的70%。为此，应当合理的调整转换层内部剪力墙的分布状况，适度的提高落地剪力墙的厚度，并使用强度等级较高的混凝土进行施工，同时尽可能将纵横墙按照筒体的结构进行排布，从而在根本上保证转换层的刚度，确保建筑物的抗震性能不受影响。
3.2 提高转换层与建筑物的整体性。通过调整转换层的结构设计内容来提高转换层与建筑物整体性的，能够提高建筑物的稳定性，延长建筑物的使用寿命。为此，应当尽可能对其上下层之间的轴网，简化转换层的设计方案，尽可能令质量中心与刚度中心相对应，使转换层的受力更加明确，从而避免使用板式转换结构，以防止建筑物出现刚度突变的现象，达到提高建筑物整体性的目的。
3.3 合理安排转换层的位置。由于建筑物的受力模式较为复杂，且建筑物内部的所受作用力的种类和分布都会随着建筑高度的增加而发生微妙的变化，当高度达到一定的范围后，建筑物所受的各项作用力的效果便会呈明显的上升趋势，给建筑物的设计带来困难。如果转换层的位置过高，不仅会令转换层内部的受力状况发生改变，还会对上下层面的刚度与受力方式产生影响，使转换层成为建筑物的薄弱环节，降低建筑物的抗震能力。因此，应当尽量降低转换层所处了位置，通常情况下，转换层的位置应以三层以下为宜，最高不得超过六层。
4 结语
为满足人们特殊建筑功能的需要，在同一座建筑中，上部楼层往往布置成小开间旅馆、住宅;中部楼层需中等大小空间作为办公用房;下部楼层需尽可能大室内空间来做商店、餐馆和文化娱乐设施，这种不同用途的楼层需要大小不同的结构形式，上部常采用较多墙体的剪力墙结构，中部采用部分柱、部分剪力墙结构，而下部常采用大柱网结构。为了实现这种结构布置，就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件，即转换层结构。为满足人们对建筑功能的更高要求，尤其是在现代大中城市用地日益紧张的今天，发展该类特殊结构必将成为今后高层建筑发展的一大趋势。
参考文献：
[1]王平山，干钢，孙炳楠，唐锦春.高层建筑厚板转换层内力分布研究[J].浙江大学学报：自然科学版，2008，32(5).
[2]张俊东.高层建筑结构转换层的结构设计[J].现代经济信息，2009.
[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，2010.
《浅谈建筑转换层结构设计》
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文章名称： 浅谈建筑转换层结构设计
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