吉潔

摘要：轉換層設計是整個工程設計的難點。在設計中，必須結合實際情況，選擇合適的方法進行設計，進而達到經(jīng)濟、安全的綜合成果。

關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構設計

前言

高層建筑的出現(xiàn)極大提高了土地資源的利用率，實現(xiàn)了建筑物多功能化應用的需求，但是樓層高度的增加及其空間分布對轉換層的施工提出了更高要求，因此，高層建筑轉換層結構設計要滿足建筑結構上部空間較小、下部結構空間開闊的要求，并提高轉換層結構設計的合理性。

1 轉換層結構設計原則

1.1 結構豎向布置

在轉換層的設計中應確保轉換層具有足夠的強度和剛度，如果對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉換層宜設置在裙房與塔樓的交接樓面處，并加大樓面轉換梁、板的尺寸和厚度。若對部分框支剪力墻的高層建筑結構設計時，應根據(jù)《高層建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。

1.2 結構平面布置

轉換結構布置在邊柱和角柱時，可以使上下層柱交錯布置，轉換梁進行縱、橫兩個方向的布置時可以提供較大的使用空間等等。當對建筑進行抗震設計時，采取將一段長度的剪力墻與地接觸并且與基礎相通，即使得剪力墻與框支墻形成整體工作體系，這樣提高了結構的抗震性能。

1.3 轉換層下部的主體結構剛度要得到強化

要使建筑物下部整體結構的抗震性能、延性、剛度和強度得到一定程度的保證，就要對轉換層下部主體結構進行一定的強化，在具體的工作中一般都會采用提高混凝土等級、使轉換層下部的主體結構構件的尺寸得到相應的增加、增設剪力墻等眾多方式對下部主體結構剛度進行適當?shù)膹娀?。在這個過程中，主要需要注意兩個方面的問題：通過增設剪力墻的方式來提高剛度的時候，要對建筑結構整體的剛度均勻的分布開，做到剛度中心和質量中心的重合，如果二者的中心發(fā)生偏移，很有可能會發(fā)生建筑整體結構扭轉。

要避免簡體界面尺寸增大，因為如果這個尺寸變大很可能會導致下部結構的抗側總剛度中簡體的比重變大，同時，地震總反應也會相應的增大，這樣一來，簡體的抗震能力就會出現(xiàn)變化，所能承受的抗震荷載就會變大，在簡體的安全設計中抗震環(huán)節(jié)要引起格外的重視。

1.4 轉換層的剛度要得到保證

在具體的建筑設計中一定要使轉換層的剛度得到保證，因為只有剛度得到了保證才會更好的保證內力在轉換層和下部構件中的合理分配。只有轉換梁和剪力墻柱的受力性都非常好，才會對結構轉換起到一定的效果。

1.5 轉換層的位置不能偏高

如果轉換層的位置偏高，剪力墻的內力和剛度都會發(fā)生變化，對抗震設計會產(chǎn)生不利影響。在進行高位轉換的時候，轉換層下面框支結構的剛度要得到相應的控制，這樣的控制可以對層間內力突變減少具有重要作用。同時，落地剪力墻也要得到相應的控制，而且要比底層框支剪力墻結構更嚴一些。

2 高層建筑結構轉換層的類型及設計方法論述

高層建筑結構轉換層可以分為四種類型：梁式轉換層、厚板式轉換層、箱式轉換層和桁架式轉換層。

2.1 梁式轉換層

特點：梁式轉換層分為托柱形式轉換梁截面設計和托墻形式轉換梁截面設計，這兩者是按功能不同來進行劃分的。（1）托柱形式轉換梁截面設計。普通式截面配筋計算具有廣泛的適用性，尤其是當普通框架作為轉化梁的施重者時，這種計算方式能夠精準的將轉換梁的承載力計算出來。而且，上述的情況中轉換梁承載普通框架所受的力等同于普通梁此時的受力狀況，但是，當轉換梁承受的是上部斜桿框架時，就應該按偏心受拉構件進行截面尺寸設計，因為，此時的轉換面承受的是軸向拉力。（2）托墻形式轉換梁截面設計。由于本身是技術施工要求較高的工作，所以必須重視力學上的問題。當上層的墻體作為轉換梁的施重者且滿跨不開洞時，轉換梁應采取的截面設計方法是深梁截面設計方法，它的受力特點和破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，不過此時的轉換梁跨中較大范圍的內力較大，所以其縱向的鋼筋就不應該彎曲或者截斷了。

2.2 箱型轉換結構

在高層建筑的設計技術使用中，箱型轉換結構技術被廣泛采用，此技術在結構設計中比較重視支撐體系的設置的合理和科學性，這是此技術的技術優(yōu)勢所在，也是保證高層施工質量和效率的關鍵所在，主要優(yōu)點是轉換層本身的整體性非常好，然而，此法仍有其缺陷，由于其轉換層體積較大，那個樓層剩余面積較小，無法用作其他商業(yè)活動，只能成為單純的轉換層，另外就是由于它的體積和重量過大，使得它的制作用料過多，成本較高，這也是此法無法普及的原因。

2.3 厚板式轉換層

此種轉換方式具有許多獨有的優(yōu)勢，例如便于安裝和布置，能夠整體挪動。然而，此種轉換層自身重量和體積過大，產(chǎn)生較大的地震影響，同時制作上耗材耗資金并且多發(fā)生震害，因此此法一般不會在設計中被采用。在對厚板式轉換層進行整體結構內部受力分析時，可以使用TBSA等的三維空間方式，主要是轉換板的不規(guī)則邊界，這樣的一般會采用有效單元法進行內力分析，還可以采用復雜樓板有限元分析軟件進行進一步計算，還可以對板在收到豎向壓力荷載的受彎和局部壓力等的進行計算。

2.4 桁架式轉換層

在桁架的分類中，主要有空腹法和實腹法這兩種桁架轉換方式，桁架式轉換層的技術應用原理主要是是借鑒于梁式轉換層結構轉換原理，并加以改進，使其在受力上更為精準、整體性更強、抗震性更高、框架支柱柱頂彎矩和剪力更加小一點的優(yōu)勢，然而同時它也有許多明顯的不足，例如技術施工較為困難、轉換層制作工序繁雜、節(jié)點設置較難等等。對其結構進行整體性的內部受力分析，在高層建筑低層是大型商業(yè)場所時，所需空間大，相反高層則需要單個的小型空間，這時就應該能夠采用桁架式轉換層技術，其中尤其是在進行管道設置施工環(huán)節(jié)時，更需要使用這種方式，因為這種桁架式轉換層施工技術能夠更精準的進行管道設置。另外，此種轉換層技術布置施工時要跨滿層進行，還要將上弦節(jié)點和上部密柱中心的位置處于同一水平線，這樣能夠降低下層框架對整個轉換層重量的承載比例，從而保護下層框架。

3 高層建筑轉換層結構施工要點分析

轉換層的結構施工要點控制至關重要，尤其是其鋼筋施工、混凝土施工以及裂縫控制，下面對每一個要點進行詳細的分析。

3.1 鋼筋施工

大部分轉換層采用梁式結構，需要進行鋼筋構架的搭建，在施工中鋼筋要插入框支架1.2～1.5m內，才能進行混凝土的澆灌，在鋼筋構架的搭建施工中，要確保鋼筋綁扎的牢固，避免澆筑中出現(xiàn)鋼筋的移位和偏離，同時采用鋼管支撐，當混凝土澆筑完成后再拆除，防止混凝土的沖擊力導致結構變形。預埋剪力墻鋼筋安裝定位后，沿著鋼筋兩側焊接一根10m長的定位鋼筋，防止混凝土振搗過程中的移位，在剪力墻預留段，綁扎三道以上的分布筋，標記預留位置的精確位置，對于梁寬超過8.5m的梁體，采用梅花形混凝土墊塊。

3.2 混凝土施工

轉換層的質量關系重大，直接決定了高層建筑上部的結構穩(wěn)固性，且其體積大、重量大、密度大的特點給施工帶來了很大難度，如果施工中出現(xiàn)差錯，就會造成整個支撐結構系統(tǒng)模板變形、鋼筋錯位、混凝土結構不密實的質量問題。因此要加強混凝土施工，強化轉換層的結構強度，在澆筑施工中，要把混凝土施工和鋼筋施工密切結合，確保轉換層結構不出現(xiàn)質量問題，在混凝土澆筑時，對于鋼筋密集區(qū)域，使用細石混凝土澆灌，防止混凝土結構中出現(xiàn)孔洞，同時選擇合適的振搗工具和振搗方式，保證振搗工作的合格。

3.3 轉換層裂縫的控制

高層間組合的轉換梁往往承載著超過20層樓體的重力，其載荷壓力巨大，預應力施工有效提高了整體結構的強度和抗剪切性能，從而有效避免裂縫的發(fā)生。再者是加強對模板施工的控制，可以有效避免表面裂縫的發(fā)生，提高轉換層的結構完整性，在模板安裝中，要按照模板安裝排版圖，控制好軸線位置和界面尺寸，保證不出現(xiàn)扭曲、拱裂現(xiàn)象，尤其是跨度大于4m時，設置相應的起拱高度；模板支撐系統(tǒng)要保證水平，對支撐點進行加固處理，防止扣件螺絲的安裝不合格；此外，留置孔洞，埋件要精確定位，避免出現(xiàn)遺漏。模板支撐體系的施工參照計算數(shù)據(jù)要求，采取足夠的預防措施，強化鋼管、扣件和施工材料質量抽查，同時模板拆除之前，必須保證混凝土結構的強度合格；鋼筋的綁扎位置合理，在鋼筋質量、規(guī)格上嚴格把控，保證鋼筋預埋位置、數(shù)量、方式符合設計要求。

4 結語

為了促使高層建筑的安全和功能需求得到保證，就需要將轉換層應用過來。不同的建筑結構有著不同的情況，那么就需要對差異化的轉換層類型進行選擇。在施工過程中，需要嚴格依據(jù)相關要求來進行，對每一個環(huán)節(jié)的施工質量嚴格控制，要對各個構件體系充分了解，將它的長處給充分發(fā)揮出來，促使轉換層質量得到有效保證。