带转换层高层建筑结构设计建议

2019-11-28何中亚

建材发展导向 2019年15期

何中亚

（重庆何方城市规划设计有限公司，重庆 400012）

1 带转换层高层建筑结构设计概述

1.1 带转换层高层建筑结构设计内涵

众所周知，高层建筑结构特征特殊其上下两部分分别存在着不用的受力情况。具体而言即为高层建筑的楼层上部受力相对较小，因此内部结构设计的特点是最大程度地增加柱网的空间，即利用减少对于墙体与柱的使用实现对柱网空间的扩大。而在下部楼层中则是为了达到增加下部楼层刚度的目的，尽可能多地增加下部柱网的密度以及墙体的数量。而这种传统的设计模式就与高层建筑上下不分工嗯呢该的使用情况存在着不可调和的矛盾。因为在当今市场中，往往会在高层建筑的上部空间安排旅馆与住宅等场所，这些场所彼此之间相对独立，因此需要利用轴线原理进行小开间之间的分隔；而在上部空间中，往往会设计需要最大程度室内空间的商店、餐馆和其他文娱设施，这些公共设施需要在设计时减少墙体数量从而满足其功能的有效施展。

在高层建筑面临其传统设计模式与现代功能需求之间的矛盾时，转换层成为解决起矛盾的有效出路。因为带转换层的高层建筑结构设计也分为两个部分，上半部分为了满足小开间的设计要求遵循小空间的设计原则，利用较多的墙体进行空间中之间的合理划分；而下半部分则最大程度上地减少对于墙体的需求，划出较大空间满足各种场地设施的需求。在上下两部分之间进行技术革新即利用水平转换的形式替代传统的方式：利用竖向杆件进行直接连接。同时这样的设计可以有效地控制好上下部分的刚度，合理调配两者之间的比例增强建筑物的稳定性，进一步可以加强高层建筑面对地震等灾害的抗压能力，对于成本问题也能起到一定的节约作用。

1.2 转换层的分类及其基本信息介绍

1）梁氏转换层。其设计形式是将充分利用框支架，一般情况下是通过框之间自身进行相互支撑。如果遇到纵横力需进行同时转换时则采用双向梁的设计模式。作为在高层建筑转换层设计中最常见且最受欢迎的一种转换层模式，它拥有着清晰方便的传播受力情况、简单明了的设计模型、可靠有效的工作能力以及方便开展的施工程序等等优点。梁氏转换层结构主要是墙—梁—柱的模式，而其中承担大梁转换功能的结构为上部剪力墙与转换大梁，上部剪力墙与转换大梁之间的相对刚度情况以及转换大梁与下部支撑结构之间相对刚度直接会影响到转换大梁的受力情况。

2）箱型转换层。其设计形式是在转换梁梁顶与梁底之间设计一层楼板从而形成一个转换结构即箱型梁。一般情况下，这种转换层结构在高层建筑中遍布全层，并且环绕着高层建筑四周形成一种“箱子”的模型，箱型转换层的名字即如此形象得来。该转换层优点在于能够在上下竖向的构件之间增加其有效散播压力，进而确保了高层建筑的整体性。但是其转换层在现实情况下很少使用，因为其内部设计工作比较复杂且施工难度高。

3）加厚板厚梁式转换层。该转换层的选用具有特定的环境要求，只有当高层建筑上下柱不能够通过传统的梁进行支撑的时候，也就是上下柱的轴线不能完美结合的时候，才会选用该模式。加厚板厚梁式转换层也是优劣并存，其模式与传统的结构模式不同它不需要正对高层建筑的下层结构且其布置方式相当灵活。但不足的情况也相当多比如其厚板因为过厚而导致重力过大。因此一旦选用这种模式结构就需要仔细考虑高层建筑的受力情况和抗冲切和抗剪。

2 带转换层高层建筑结构设计遵循的原则

1）上下部分的刚度基本统一且拥有一定的强度。建筑者在进行高层建筑结构设计中需要确保其关键的转换层部分拥有稳定且足够的刚度，合理分配其中的内力情况。尤其是要注重转换层上下结构的侧向刚度比，因为建筑者要有未雨绸缪的意识一开始就该进行抗震设计，上下结构侧向刚度之间的比值尽可能地接近1，但其比值也不能够超过1.3。为了提高高层建筑整体的受力平衡程度需要充分利用结构转换设计，使得上柱优化其抗侧力性能。

2）合理安排高层建筑转换层的位置。在进行高层建筑转换层位置设计时首先就要注意其位置不能够过高而应该选择低处，其目的是为了稳定框支剪力墙结构的刚度、内力和传力途径，防止因为转换层位置过低而造成转换层薄弱，无法达到抗震效果。而框支剪力墙与落地剪力墙的比例也是相当重要的，在抗震设计中对于剪力墙的要求很高具体表现为剪力墙的数目要占很大比列，在所有横向墙中比值需要高于百分之五十，即使是在非震时也不应该低于百分之三十。

3）重视高层建筑中的下层结构。虽然高层建筑是一项整体工程需要综合考虑上下部分，但其中下部分相比较而言更为重要，因为下部分的结构设计可以对高层建筑这一整体的强度刚度起到关键性重要，通过加大下层结构竖向构件的截面尺寸、增强材料（如混凝土）的强度甚至是提高剪力墙的数量来多方面地加强这一部分的刚度。而这些举措也有一些注意点，如在提高剪力墙数量时应注重对于刚度的均匀分布，使得刚度与质量的中心尽量统一重合，确保整体稳定。