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论什么是建筑结构转换层

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：李梦云

[导读] 摘要：建筑结构转换层是目前高层建筑中非常重要的结构设计型式，本文介绍了转换层的主要功能及类型，描述了四种类型转换层的特点及其在高层建筑中的应用，并浅析转换层的设计原则，结合实际工程提出合理性的设计建议。

        山西盛科凯电力工程有限公司
        摘要：建筑结构转换层是目前高层建筑中非常重要的结构设计型式，本文介绍了转换层的主要功能及类型，描述了四种类型转换层的特点及其在高层建筑中的应用，并浅析转换层的设计原则，结合实际工程提出合理性的设计建议。
        关键词：结构转换；转换层
        1建筑结构设计中转换层的主要功能及类型
        转换层的主要功能：
        近些年来，随着经济的持续快速增长，人们对于建筑物尤其是高层建筑的需求呈现出一种多元化、全面化和综合化的趋势，在生活中也能进场见到下部为大型商场或者娱乐场所而上部为民用住宅的建筑。单从这类建筑的功能来看，其上部主要是需要有更多的墙体来进行空间的分隔，从而满足不同住户对于住宅户型的要求，下部则主要是以创建更大的灵活空间为主。转换层设计中为针对不同建筑功能的需要，在有较大的层高作保证时可以作为正常的楼层使用，同时在层高受到限制或者处于设备需要时，也可以作为设备层。
        转换层的主要类型：
        转换层的不同设计类型主要是由于不同的建筑功能需要而决定的，其主要类型可以分为以下几种：
        （1）箱式转换层。箱式转换层的设计主要是基于转换梁截面过大，且一层楼板不能满足平面内楼板刚度的假定值而考虑的，为了确保假定值和实际值更相符，可以采用在转换梁底和梁顶之间设置一层楼板，从而形成箱形梁。
        （2）梁式转换层。梁式转换层一般是采用底部大空间的框支剪力墙结构体系，其主要是将上部剪力墙固定在框支梁上并在框支柱的支撑作用下形成的结构体系，在需要进行纵横向的转换时，会相应地采用双向梁布置。
        （3）桁架式转换层。桁架式转换层主要是在高层建筑结构下部为大型商场、上部为中小型写字楼或者是住宅用房，并且需要设置相应的设备层时所常用的一种结构形式。
        （4）厚板式转换层。在上下柱网错位较多并且不能用梁进行承托时，就需要采用板式转换层。其中厚板的规格以及厚度是由柱网尺寸以及上部结构载荷而决定的。该结构类型具有灵活性大、受结构布局影响较小的优点，且由于其厚板具有较大的刚度，能够形成一个整体性较强的承台，便于施工。

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        2建筑结构设计中的转换层设计原则
        建筑结构设计中的转换层主要起到承上启下的功能作用，其设计对建筑工程具有相当重要的经济意义与功能意义，对转换层进行科学合理设计不仅能避免建筑资源的浪费还能杜绝一定的建筑结构安全隐患，其在设计过程中应遵循以下设计原则：首先，在转换层设计过程中应尽量减少结构转换的竖向构件，应尽可能的多采用直接接地的构件，其能有效避免建筑刚度的减小，对建筑物抗震性能的提升有着重要的作用。其次，转换层的设计位置不能偏高，应尽可能地靠近底层位置。主要是由于建筑框支剪力墙结构的传力途径以及刚度发生变化时会直接造成转换层成为薄弱层，很大程度上降低了建筑物的抗震性能。再次，在进行转换层的设计时应注意传力路径的明确性，并且确保转换层的刚度。由于转换层结构本身起到的是结构转换作用，所以应保持其自身的受力平衡性。第四，要对剪力墙以及框支剪力墙的比例进行综合考虑，保证其横向落地剪力墙的数目超过横向墙的50%。第五，为了避免立柱柱角发生变形，在进行转换层设计时应保持其上部柱子和剪力墙的对称分布，将梁上立柱设置在转换梁垮中，从而避免转换梁变形作用下产生的支柱柱角变形加大。
        3建筑结构设计中转换层设计的建议
        梁式转换层设计作为在建筑设计中的转换层结构设计中最为常用的一种结构设计模式，其在高层建筑转换结构中占到了大约80%以上的比例，并且具有受力清晰、构建简单、方便施工的优点。但是在该类型的转换层设计时，应注意上下结构布置的优化协调，从而确保整个建筑结构的稳定性。比如在进行相对高度较高的结构设计时，剪力墙的内力和刚度以及传力途径会发生一定程度的改变，会使之成为较为薄弱的部分层，一定程度上对建筑结构的抗震性能产生了影响。所以在施工设计过程中应尽量减少转换的构件，多采用非转换的钢筋混凝土形式，避免转换构件的过度集中的情况出现，从而做到竖向刚度的均匀合理，以保证转换层施工和整体建筑的施工质量。
        桁架式转换层设计桁架式转换层主要用于建筑不同功能区域上下部的连接，是由多榀钢筋混凝土桁架组合而成的一种承重结构。一般情况下桁架的下杆的截面面积较小并且高度较高，所以这一结构形式的施工难度较大且工序较为复杂。在具体施工设计过程中，应对转换层的内部结构进行综合分析，并对其受力情况进行分析计算，从而保证设计符合建筑质量要求。
        厚板式转换层设计厚板式转换结构虽然具有布置灵活、不需要正对下层结构的优点，但是其在施工设计过程中多需要的材料耗费较大，所以如果在采用厚板式转换层结构时，应注意对其受力角度的分析，适当地加强其配筋量，同时也可以从抗剪力和抗冲切力的角度出发，减轻其受力程度，对其内力以及配筋量进行合理准确的计算，并从其经济效益出发对其进行综合考虑。
        结束语
        建筑结构设计中的转换层设计问题一直以来都是建筑行业最为关心和一直探索的重要问题，在建筑结构设计中，应针对建筑结构实际需要选择出符合建筑物实际需要的结构模式，并在安全、经济、实用等指标基础上，努力提升转换层设计的强度、抗震能力以及刚度，从而对其结构进行优化设计，使之完美的与建筑结构和建筑实际功能需要相结合。
        参考文献：
        [1]谢琳琳；关于高层建筑结构选型决策的研究[D]；重庆大学；2001年
        [2]吕清天；高层建筑筒体结构约束扭转的分析[D]；中国农业大学；2000年
        [3]刘红艳；高层建筑混凝土泵送施工系统分析与模拟[D]；大连理工大学；2000年