摘要：本文主要從高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概述，闡述了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計方法，并加以項目實例分析進(jìn)行了探討，最后提出了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的事項。

關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；設(shè)計

1、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概述

近年來，城市化進(jìn)程的速度不斷加快，使得城市土地資源的日益稀缺，在城市向外擴(kuò)張的同時，高層建筑逐漸成為城市建設(shè)發(fā)展的趨勢，而作為新時期的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，為滿足當(dāng)前人們對建筑功能需求日益增長的現(xiàn)狀下，給建筑留下更大的內(nèi)部空間，促進(jìn)建筑網(wǎng)狀的擴(kuò)大而降低墻體的修建規(guī)模，且為在建筑結(jié)構(gòu)的上層開設(shè)小空間，就必須利用多層墻體來實現(xiàn)，但實際設(shè)計時，我們發(fā)現(xiàn)，由于豎向桿件難以貫通接地，導(dǎo)致難達(dá)到高層建筑結(jié)構(gòu)與功能的銜接，此時就必須利用水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接下部的豎向桿件，以此來滿足高層建筑對各項功能的需要，而這種結(jié)構(gòu)就稱之為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

2、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計方法

2.1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

主要是將墻轉(zhuǎn)換成梁柱的形式，采用這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)簡單、施工成本低，因此廣泛應(yīng)用于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中。在實踐過程中，由于建筑結(jié)構(gòu)多樣化，使得轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式也趨于多樣化。轉(zhuǎn)換梁所承受的荷載力來源于豎向桿件荷載作用下的受力情況。通過對不同結(jié)構(gòu)性形式轉(zhuǎn)換梁的受力規(guī)律進(jìn)行分析和研究，可了解轉(zhuǎn)換梁設(shè)計方法受荷載作用和轉(zhuǎn)換層的形式影響較大。

2.2桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

該轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)主要是由上述的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式演變而來，其整個轉(zhuǎn)換層是由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，桁架結(jié)構(gòu)的上下桿件布置在轉(zhuǎn)換層的上下樓面結(jié)構(gòu)層內(nèi)。雖然桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體性能好，但施工難度較大，其重點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)設(shè)計，當(dāng)節(jié)點(diǎn)受力較大時，易剪切破壞，增加配筋量；桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計對高度要求較為嚴(yán)格，因此，在施工中，要嚴(yán)格控制高度，避免地震作用下造成破壞。

2.3箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

箱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式是單向、雙向托梁與上下層樓板之間共同工作情況下形成的。其整體性能較好，在上下層結(jié)構(gòu)布置過程中，具備有效的傳力。從高層建筑結(jié)構(gòu)來看，其占用太大的空間，不適用于住宅轉(zhuǎn)換層的設(shè)計，由于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)常會與設(shè)備布置和管道布置發(fā)生沖突。這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式缺點(diǎn)是自重大，施工成本高。

2.4厚板厚梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

高層建筑結(jié)構(gòu)中，當(dāng)上下柱網(wǎng)軸線錯開較大，需用厚板直接承重，形成厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式可以靈活布置下層柱網(wǎng)，不需要與下層結(jié)構(gòu)對齊。但是，采用這種結(jié)構(gòu)形式的自重大，施工材料消耗較大，使得成本增加。厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度大，使上層結(jié)構(gòu)的布置更加方便；由于傳力模糊不清，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計算受到限制，影響整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3、工程實例分析

某地區(qū)一保障性住房建設(shè)項目，主體建筑地上33層，1～3層為集中商業(yè)，4-33層為保障性安置房，地下2層，為地下停車場。因考慮建筑功能，本工程主體結(jié)構(gòu)采用部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層設(shè)置在結(jié)構(gòu)的第四層。

3.1轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計

從建筑整體功能的考慮，建筑底部的樓層需要大空間，而上層的空間結(jié)構(gòu)開間則相對較小，所以，主要采用轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計。且一般上部采用剪力墻結(jié)構(gòu)，而底層采用設(shè)置轉(zhuǎn)換層對部分剪力墻進(jìn)行轉(zhuǎn)換?？蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)需要布置部分落地剪力墻，并加大墻壁厚度。在框支剪力墻結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換層的上一層最好不要在墻體附近設(shè)置邊門洞，也不宜在中柱上方設(shè)置任何孔洞。本工程采用梁式轉(zhuǎn)換，受力更明確，設(shè)計施工也簡單，特別適用于上部為剪力墻的轉(zhuǎn)換層。

3.2建筑結(jié)構(gòu)的整體分析

本項目采用PKPM-SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)計算考慮偶然偏心地震作用，扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)及施工模擬，結(jié)構(gòu)計算時嵌固端取在地下室頂板處。靜力分析結(jié)果表面，結(jié)構(gòu)以扭轉(zhuǎn)為主的第1自振周期T1與平動為主的第1自振周期T1的比值均不大于0.90。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移比值基本不大于1.2，且水平位移及層間位移較小，各樓層的本層位移角均不大于上層位移角的1.2倍及上3層平均位移角的1.2倍，說明結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度規(guī)則。

3.3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計

3.3.1框支梁設(shè)計

本工程框支梁抗震等級為一級，要求其配筋率應(yīng)大于0.50%。因框支梁的受力不均勻，梁中存在較大的軸力，因此應(yīng)配備一定的腰筋量及支座通長筋。作為抗震的重要構(gòu)件，框支梁的受剪很大，應(yīng)遵循“強(qiáng)剪弱彎”的方針，在縱筋數(shù)量較多的前提下，加強(qiáng)箍筋的配置。

3.3.2框支柱設(shè)計

本項目框支柱的抗震等級為特一級，為保證框支柱的延性，結(jié)構(gòu)設(shè)計時嚴(yán)格控制框支柱的軸壓比不大于0.60；柱體積配箍率不應(yīng)小于1.6%；全部縱向鋼筋的最小配筋率不小于1.6%。此外，在上部墻體范圍內(nèi)的框支柱縱向鋼筋應(yīng)伸入墻體內(nèi)不少于一層，強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層上下之間的連接；位于墻體范圍外的縱筋應(yīng)采取水平錨入轉(zhuǎn)換層梁板內(nèi)的方法，達(dá)到錨固要求。

3.3.3轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計

部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換層樓板是重要的傳力構(gòu)件，主要負(fù)責(zé)完成上下部分剪力重分配，不落地剪力墻的剪力需要通過轉(zhuǎn)換層樓板傳遞到落地剪力墻，轉(zhuǎn)換層樓板自身存在受力大、變形大特點(diǎn)，必須要有足夠的剛度來支撐。因此本工程轉(zhuǎn)換層樓板厚度取180mm，采用Ф12@150雙層雙向拉通。樓板中的鋼筋應(yīng)錨入邊梁及墻體內(nèi)La。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項

1、由于在高層建筑中設(shè)置轉(zhuǎn)換層會導(dǎo)致其豎向的剛度出現(xiàn)變化，所以，在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡可能地減少豎向構(gòu)件的使用，進(jìn)而減少轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在降低由于剛度突然變化的情況下帶來的影響的同時提高建筑的抗震性能，在此基礎(chǔ)上，高層建筑豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)盡量選擇位置較低的部位，進(jìn)而為結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

2、為了滿足高層建筑抗震設(shè)計的要求，需要對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層結(jié)構(gòu)的總體剛度進(jìn)行有效的處理，避免剛度突變地震作用下帶來的危害。因此，在設(shè)計中，通常采用加大截面尺寸、加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度、增加剪力墻等方法來強(qiáng)化剛度。

3、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度要控制在地震作用影響的范圍之內(nèi)，不宜過大，也不宜過小，剛度太大，地震作用下容易增加建筑物地震發(fā)應(yīng)，剛度太小又會影響建筑物上下層結(jié)構(gòu)的受力作用。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，剛度的控制是非常重要，同時在材料的消耗方面也要進(jìn)行有效的控制。

5、結(jié)語

總之，新時期高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用越來越廣泛，高層建筑轉(zhuǎn)換層是建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，在設(shè)計過程中我們要充分意識到加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，并切實做好各種結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換層的設(shè)計，且結(jié)合實際針對性的確定結(jié)構(gòu)的形式，以最大化的確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，為整個高層建筑的施工提供科學(xué)的施工依據(jù)，進(jìn)而保障建筑物的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]包梅香.淺談高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].江西建材，2013，03