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建筑工程高层建筑结构转换层的施工技术探讨杜建晓

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2020年第35期作者：杜建晓

[导读] 摘要：在我国城市建设快速发展的背景下，高层建筑的数量越来越多，建设质量要求也越来越高，而这些高层建筑因为用途的不同，在结构设计上也是较为复杂。

        郯城九相湖建设项目管理有限公司山东临沂 276000
        摘要：在我国城市建设快速发展的背景下，高层建筑的数量越来越多，建设质量要求也越来越高，而这些高层建筑因为用途的不同，在结构设计上也是较为复杂。在转换层结构设计概念出现之后，很大程度上促进了现代建筑的多样化发展，通过转换层结构的设计，可以满足高层建筑更多的功能需求，从而推动现代建筑工程的发展和进步。
        关键词：建筑工程；高层建筑；转换层
        引言
        随着社会的不断发展和进步，人们的物质生活水平有了很大提高。与此同时，建筑行业也得到了快速发展，尤其是在人们对建筑要求不断提高的情况下，建筑的结构设计正向着多元化方向发展。特别是在城镇化进程中，高层建筑的数量越来越多，层数也越来越高，其功能用途也越来越丰富，这就要求在进行高层建筑结构设计时，所要考虑的内容需要更加全面。而在建筑层数较多的情况下，随着房屋高度建筑功能的不断变化会导致结构平面布置不同，从而使得在进行结构设计时部分剪力墙无法落地，因此就需要设置转换层结构来实现。
        一、高层建筑中转换层结构设计概述
        （一）转换层结构的作用
        与普通的建筑结构设计不同，高层建筑中各个楼层的层数与功能的多样化会对整个建筑的安全性和稳定性产生很大影响。通常情况下，楼层越高，对高层建筑的安全性能需求标准也就越高，而高层建筑因为层数较多，建筑功能上也更容易复杂多样，因此为了更好地保障高层建筑的安全性和稳定性，在结构设计上需要采用转换层结构。
        （二）转换层结构的主要类型
        因为对于高层建筑的功能有要求，所以相应的转换层结构也要根据实际的建筑功能要求来选择。通常情况下有三种转换层结构可供选择，即厚板式转换层结构、梁式转换层结构和框架式转换层结构。
        1厚板式转换层结构
        顾名思义，厚板式转换层结构就是用厚板来充当高层建筑的转换层结构，以保证楼层和楼层之间的受力均匀。采用厚板式转换层结构的优势是，下部的柱网结构一般不会受到上部结构布局的影响，可以灵活地进行布置，并且由于厚板的刚度较大，能够形成承台，整体性比较好，施工过程也较为简单。但是由于厚板的自身重量较大，所以在应用时使用的辅助材料数量也较大，在抗震性能上有所不足。如果要应用厚板式转换层结构，一定要保证厚板式转换层可以达到抗冲的要求。
        2梁式转换层结构
        如果高层建筑的功能要求比较复杂，可以考虑采用梁式的转换层结构，它主要是用在底部的大空间框支剪力墙的结构中，把上部的剪力墙设置到框支梁中，然后通过框支柱来支撑框支梁结构。目前，梁式转换层结构应用较为普遍，因为它对于整个高层建筑的稳定性更加有保障。在实际应用中，梁式转换层结构因为转换次梁比较多，空间受力也较为复杂，因此在结构设计时要根据具体情况进行精细化的设计。
        3框架式转换层结构
        高层建筑中，框架式转换层结构因为其抗震性能比较好，所以应用比较广泛。它的结构构成主要是巨型的柱子，并且实际应用时下层的柱体结构要求更高。框架式转换层结构的主要优点是刚度比较大，转换梁的约束性也较强，整体的效果比较好，上下部的传力较为均匀，因此框架式转换层结构可以当作高层建筑的设备层，但因为框架式转换层结构的施工过程较为复杂，设置的设备洞比较多，造价也较高，所以在实际设计时要根据高层建筑的建筑用途和施工预算合理采用。

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        二、转换层结构设计在高层建筑中的应用分析
        （一）转换层结构的平面布局
        高层建筑底部功能一般需要较大空间，设计上可以通过框架加剪力墙的结构布置来实现。上部功能一般较为简单，可以采用纯剪力墙的结构布置。在剪力墙的平面布置上尽可能保持东西横向的对称，同时在南北方向的设置上也要尽量让刚度中心和质量中心重合，这样就可以有效避免结构上偏心较大的问题。除了核心的筒体外，其余的剪力墙布置一定要分散和均匀，最好是沿着周边来布置，这样整个建筑的抗扭效果会更好。在实际应用中，转换层结构的位置越往上，在转换部位附近的刚度就变得越明显，受到地震力作用下的内力变化就越复杂，从而会影响落地的框支柱和核心筒，在地震时这些构件就更容易受到破坏，失去承载能力，因此转换层位置越高其实对建筑物的抗震就越不利。
        （二）转换层结构的布置设计
        高层建筑中底层的空间一般都比较大，而上层一般都是相对较小的空间。因此在进行转换层结构设计时，要注意布置的合理性，并注意以下几个问题：其一，为了有效确保高层建筑上层建筑的稳定性，在设计时多会选择转换大梁、桁架、箱型结构、斜撑、厚板等结构来实现楼层之间的转换。其二，由于高层建筑本身也有一定的结构，所以在进行转换层结构布置设计时，要明确是哪种高层建筑结构。如果是筒体结构，那么内筒就一定要贯通落地，同时加大墙体的厚度，以保证筒体结构的整体度和刚度。如果是框支剪力墙结构，则要做和上述同样的加固。特别是在进行抗震设计时，要严格控制落地剪力墙之间的距离，一定要避免落地柱四周的楼板出现错层的问题，以避免出现坍塌、被破坏等危险情况的发生。
        （三）转换层结构的抗震设计
        高层建筑中转换层结构的加入使建筑物的抗震能力变得更为复杂，导致降低了整体结构的抗震性能。因此在进行设计时要考虑以下几点：其一，转换层结构的设计可能会影响建筑物的抗震性能，因此设计高层建筑的转换层结构时，要对抗震设计加强重视。在有水平地震作用时，落地剪力墙承受的力量会通过转换层结构向下传递，并且作用非常明显，但支撑框架承受的倾覆力矩反而增加不明显。这样一来就会在转换处形成比较明显的薄弱环节，导致高层建筑的整体安全性大大降低。因此，在进八级以下的抗震设计时，必须要考虑转换层结构在垂直方向的受力，通过精确的计算，设计出更为合适的转换层结构，使其可以承受八级以下的地震，以保证建筑物的安全。其二，在设计高层建筑的转换层结构时，要注意对轴压比限值的控制。这是因为转换层结构中，支柱和支梁在内交角的地方应力突出，由于受到垂直和水平负载的影响，在相对的条件下柱子的横截面、剪力、弯矩较小，轴压力上的承受力主要是由框支柱承受，其转换层结构上的墙体垂直和水平负载一般可以借助板平面传递到落地剪力墙，因此要严格控制框支柱轴压比。
        （四）转换层结构的计算要求
        转换层结构虽然只是高层建筑结构设计中的一小部分，但在进行设计时也不能马虎，因为它关系到整个高层建筑物的安全性和稳定性。所以，一定要经过反复的、细心的、科学的分析和计算，并采用现代高科技手段对计算结果进行多次演示，保证转换层结构设计的科学性和安全性，且符合设计要求，这样可以更清晰地了解高层建筑中各个构件对转换层结构的整体影响效果。为了确保计算的可靠性，在完成整体计算和分析之后，要专门针对转换层进行科学的分析和计算，以增加其安全性。
        结束语
        综上所述，在进行结构设计时，需要综合考虑多种因素，保障设计的科学性和安全性。本文对转换层结构的重要价值以及在应用中需要注意的一些事项进行了分析，希望能对同行们的工作提供一定借鉴和参考。
        参考文献：
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        [3]问国升.建筑工程结构转换层施工监理[J].质量与市场，2020，（09）：28-30.
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