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建筑转换层结构设计初探

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

中图分类号：tu7文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012） 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。