高层建筑混凝土转换层结构设计要点分析

骆玉彪

摘要：文章主要简要地总结了高层建筑结构转换层的特点及设计原则，从中结合工程实例，针对高层建筑混凝土转换层结构设计要点进行了分析与研究，主要从建筑转换层抗震等级的确定、上部与下部结构的调整、结构计算和结构构件设计等方面进行了论述。

关键词：高层建筑；转换层；结构设计；原则

引言

近年来，随着城市建设步伐的加快，高层建筑的功能需求也发生了很大的变化，不再是单一、枯燥和片面的。常见的建筑物结构形式为民用住宅与公共场所通过墙体、柱网进行分开，各自满足自身的使用要求。在这其中运用到了转换层，只有通过转换层才能实现这种结构变化形式的过渡，完成各自的需求功能。本文结合笔者的工作实践，分析了高层建筑转换层结构的特点及设计原则，从中论述了转换层结构设计要点。

1 高层建筑结构转换层的特点

目前，随着高层建筑数量日益增多，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施，并且大量兴建集住宅、办公、商场等类型的高层建筑，已成为现代高层建筑的一大发展趋势。高层建筑结构转换层具有以下几方面的特点：

（1）转换结构构件需要承受其上部结构所传下来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载，使得转换结构构件的内力很大，竖向荷载成了控制转换结构构件设计的主要因素。

（2）转换结构构件通常具有数倍于上部结构的跨度，转换结构构件的竖向挠度成为严格控制的目标。因此为保证转换结构有足够的强度和刚度，致使结构构件的截面尺寸不可避免地高而大。

（3）结构中由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏，力的传递途径有大的改变，为竖向不规则结构，这决定了转换层结构不能以通常结构来进行分析和设计。应特别注意控制转换层和相邻层的侧向刚度比例。

2 高层建筑转换层设计原则

由于在建筑物中设置转换层可使其竖向刚度发生突变，降低了结构的抗震能力，为了防止这种情况的出现，应遵循以下设计原则：在设置转换层时，应尽量选用直接落地的竖向构件，因为需结构转换的竖向构件能够引起刚度突变，影响结构的抗震能力；另外，应在高层建筑竖向位置较低的地方设置转换层结构，把握宜低不宜高的原则；对转换层结构进行优化，保证选用的换层结构型式具有明确的传力路径，有利于结构分析设计和保证施工量；转换刚度不可过大，在考虑建筑物安全和经济的前提下，坚持宜小不宜大的方法。

3 实例分析

本工程为高层住宅楼，采用框支剪力墙结构，建筑高度96.0m，地下2层，底下三层商业，四层楼面转换，转换层以上为28层住宅。抗震设防烈度为6度。

3.1 抗震等级的确定

本工程转换层以下为框架—剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，由于是多层转换框支剪力墙，不能以单纯的框架结构或者剪力墙结构形式来确定抗震等级。按框支剪力墙结构，地上高度96.0m，按《高规》表3.9.3框支框架为二级，底部加强部分剪力墙为二级，非底部加强部位剪力墙为三级。但由于本工程转换层在四层楼面，按《高规》10.2.6条，“对部分框支剪力墙结构，当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按本规程表3.9.3和表3.9.4的规定提高一级采用，已为特一级时可不提高。”故本工程框支柱和底部加强部位剪力墙抗震等级按一级考虑。

3.2上、下部结构调整

建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变，然而带转换层的结构显然有悖于此，因此《高规》对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于高位转换，按《高规》附录E中的E.0.2，按层间剪力与位移比算法得出的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。按《高规》附录E中的E.0.3，按附录E图E所示的计算模型按公式（E.0.3）计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比宜接近1，不应小于0.8。由此可见，在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部，弱化上部，尽量避免出现薄弱层。可采用以下几点方法进行调整：

（1）应与建筑工程师协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还通过与建筑专业协商，让两侧各有一片剪力墙落地，可增强了底部刚度。

（2）底部剪力墙厚度应加大，而减小上部剪力墙厚度，转换层以下剪力墙厚度取为300～350mm，上部厚度取为200mm。

（3）底部剪力墙应不开洞，以造成刚度削弱太多。

4 结语

总之，轉换层在高层建筑的应用必不可少。每座建筑的结构都有其自身的特点，在进行实际工程设计时，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，使之更加适合建筑要求。

参考文献：

[1]李中军，徐茂江，李龙.预应力混凝土转换层结构设计[J].建筑结构学报，2008.

[2]覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2010.