1、1带转换层高层建筑结构设计建议摘要：现代的高层建筑大多采用带有转换层结构，本文主要是在自己的工作经验的基础上，主要介绍了高层建筑中转换层的几种布置方式和原则，提出了高层建筑中转换层结构设计涉及的几点值得注意的问题，并说明了带转换层的高层建筑结构设计未来的发展趋势和应用。 关键词：转换层；高层；结构设计；建议 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 近几年以来，我国带转换层高层建筑结构由于使用方便，而且下面的空间非常大而得到了广泛的使用，带转换层高层建筑结构的内部形成不同功能的大空间，这样不影响正常的办公和生活需求。所谓的带转换层的高层建筑结构主要是指高层建筑的上部分的垂向部分(
2、剪力墙、框架柱)在和地面之间的连接处存在转换结构构件,含有这类构建的高层称之为带转换层的高层建筑结构。 1 转换层的功能 一栋现代高层建筑一般都是集多功能和用途发展于一身。高层建筑的顶楼一般设计为住宿和休息的地方，中间一般是办公的地方，下面一般是就餐和娱乐的地方。这样就会导致高层建筑出现上部分空间需求小，布置的墙体多，刚度就会大；下部分需要的空间大，不能布置太多墙体，刚度就会小，这就是高层建筑转换层结构存在的意义，将下部竖向杆件连接起来。 2转换层的主要功能一般可分为三类：第一，转换上层和下层结构的类型，这种情况上部一般为剪力墙和框架结构，下部一般为剪力墙结构，通过上下层结构类型的转变就可以获
3、得足够的空间。第二，转换层上、下的结构形式并没有发生变化，只是使得高层建筑的下部门形成了大柱网，外框筒的下层的出入口较大。第三，将上述两种功能都实现了，进行结构类型转换的同时，将上下部分的轴线错开。 2、常见转换层结构设计方法 一般的高层建筑转换结构可以分为：箱型结构、桁架式、梁式转换结构、厚梁厚板等四种基本结构形式 2.1 梁式转换结构设计方法 该方法由于便于工程计算、分析以及设计，且相关的造价比较低，所以是工程中应用最多的一种转换结构。转换梁的分类有很多种，从材料上可以分为预应力混凝土、钢筋混凝土、钢结构和钢骨混凝土；从形式上可以分为加腋板和不加腋板；从功能上可分为托墙和托柱。 2.1.1
4、. 关于托柱形式转换梁截面设计 对于托柱形式转换梁，假如上部分结构为普通意义上的框架的时候，在进行配筋计算可以按照普通梁截面设计方法;假如上部分结构不是普通的框架而是斜杆框架的时候，在进行截面设计的时候就必须考虑到轴向拉力，按偏心受拉构件去进行设计。 2.1.2 托墙形式转换梁截面设计 对于托墙形式转换梁，当转换梁不进行开洞而且是满跨的时候，转换梁和墙体是共同参与受力的，对于此类型的托墙形式转换梁截面设计3可以采用深梁截面设计方法，同时还可以采用应力截面设计方法。这个时候转换梁内的应力应该会比较大，所以这个时候的转换梁的底部的纵向钢筋一定不能够发生弯曲，这个时候的转换梁的底部的纵向钢筋一定要都
5、在支座的内部。假如转换梁存在较多的开洞而且不是满跨的时候，但剪力墙的长度比较长的时候，深梁截面设计方法和应力截面设计方法也是可以被采用的。对于高层建筑转换层结构的分析施工和设计人员可以根据施工的具体情况去对结构的变形和内力进行实际的情况模拟，关于托墙形式转换梁截面设计一直是设计人员所关心的问题。 2.2 桁架式转换结构设计 桁架式转换结构是从上述的梁式结构结构转变得来的，对于桁架式转换结构的承重结构是由很多的钢筋混凝土形式的桁架构成的，这种结构的上下结构层内存在很多的弦杆，上下结构层的中间设有腹杆。 对于桁架式转换结构比其他的转换结构要合理一些，其设计中的内力分析可以通过相关软件进行整体分析，
6、桁架式转换结构设计不但要满足高层建筑混凝土结构技术规程中附录 E 中规定，还要满足结构整体的抗倾覆、位移、变形、周期等方面的不同要求，这样设计出的构件截面尺寸不会出现很大的刚度集中。有很好的抵抗地震作用的效果，而且设计处的桁架式转换结构和其他情况相比，其受力情况基本不受高层结构下部转换层的影响，从而减小了下部框架柱的抗压负荷。 2.3 厚板厚梁式转换结构 当上板部分和下半部分的柱网的周线不在一条线的时候，经常需要采用厚板厚梁式转换结构。厚板厚梁式转换结构并不是采用梁去进行承4受重量，而是采用厚板的形式去构成板式承台式转换层。厚板厚梁式转换结构使用起来非常灵活，因为无需将上下部分的柱网的轴线进行
7、对其，而且板式转换层的刚度很大，给上半部分的结构的布置带来了很大的方便，但是厚板厚梁式转换结构也存在自重很大，材料耗用较多的缺点，厚板厚梁式转换结构地受力情况也非常模糊，采用有限元软件计算起来比较麻烦和困难，设计配筋更是不方便。 带厚板转换层的高层建筑的内力分析一般可以使用三维的分析程序来进行。在对带厚板转换层的高层建筑的内力进行分析的时候，假如约束条件和载荷布置比较复杂，而且转换板边界形状不规则，可以采用有限单元法去分析所受到的应力情况，从而为带厚板转换层的高层建筑的结构设计提供参考依据。PKPM 系列软件的前后处理器都是比较优秀的，所以对于复杂楼板的有限元分析计算一般采用 PKPM 系列软
8、件。它能够自动将网格进行划分，而且内力以载荷的形式提取出来，先对应力进行计算之后，再对内力组合、内力计算、配筋等自动计算。这样就可以很好地算出板载竖向荷载作用下的板的水平方向面内的剪力与弯矩。 2.4 箱型转换结构设计 所谓的箱型转换结构是指上下层板厚大的楼板和单向托梁或者双向托梁一起受力，这样组成的整体的刚度会非常大，但箱型转换结构在工程中应用的并不是很广。这主要是因为，虽然箱型转换结构转换层本身的整体刚度性能比较好，可以很好地保证力的传递，但是该结构会占用很多的空间，一般只能对于布置设备的那层结构可以采用，而且重量大、造价高，结构设计及施工难度大，受力情况非常复杂。 53 转换层结构布置注
9、意点 带转换层的高层建筑的总布置一般从两方面去进行考虑，首先，转换层的刚度和承载力要足够的强大，要保证上层剪力能够很顺利的传递到落地剪力墙。其次还要在保证带转换层的高层建筑的底部具有足够空间去进行布置的同时还要保证足够的刚度，防止刚度发生突变。 一般带转换层的高层建筑的底部主要有落地剪力墙以及框支剪力墙的框支部分两部分组成。其中框支剪力墙的框支部分的侧向刚度是非常小的;反而落地剪力墙上下刚度变化不大而且侧向刚度大，它主要是通过转换层的转换,承担框支剪力墙部分传来的剪力。对于落地剪力墙的设计应该注意以下几点，首先，尽量布置多的厚度达的剪力墙落地。然后，提高底部大空间层的混凝土强度等级。最后，落地
10、剪力墙尽量不开洞,开小洞, 落地剪力墙尽量不去消减刚度。 4 结论 综上所述，可以总结出在进行带转换层高层建筑结构设计的时候需要注意一下几个方面：首先，转换层下部结构必须结实，否则随着时间的变迁，地基就会下沉，假如遇到地震还会发生倒塌。然后，在符合规程 JGJ3-2010 的规定的前提下，应该尽量使得位于转换层上下结构的抗侧刚度都是一致的，不要出现二者刚度差距太大的情况。最后，带转换层高层建筑结构设计中关于转换层的高度应符合规程 JGJ3- 2010 附录 E 的规定。 参考文献 1 秦荣.计算结构力学M.北京:科学出版社,2001. 62 唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工M.北京:中国建筑工业出版社,1999. 3 JGJ3- 2010.高层建筑混凝土结构技术规程S.2002. 4 秦荣.高层与超高层建筑结构M.北京:科学出版社,2007.
