论建筑转换层的结构设计

论建筑转换层的结构设计 摘要近年来，随着城市建设步伐的加快，高层建 筑使用功能逐渐向综合化、多样化、全面化等方向发展。建 筑转换层成为建筑物内部的一个重要的结构。本文介绍了转 换层结构的特点及常见的类型，分析转换层结构设计应注意 的问题。 关键词转换层结构；设计 一、转换层的内涵和结构特点 建筑物的转换层是建筑施工领域中常见的一种建筑结 构。在当前的建筑物中，为了更好地解决不同的层面之间存 在着不同的使用功能和结构性的差异，常常采用建筑转换层 的方式作为过渡，最终实现对楼层上下部结构和设计的转 换，一般是在建筑物内部设置转换层，以此来调整不同结构 之间的受力状况，最终保证建筑物的使用安全。 建筑物转换层具有很大的优势和功能，主要体现在① 能够实现剪力墙和框架之间的转换，所采用的方法是应用建 筑物内部的剪力墙结构或者是框架-剪力墙体系进行转换； ②对建筑物建筑层结构形式和结构轴网，充分实现上下结构 不对齐的布置。③改变建筑物上下受力柱的分布情况。总体 来说，要想科学合理选择转换层的设计模式，通常要根据相 应建筑物本身的结构特征以及建筑物使用功能方面的需求， 充分实现建筑物转换层在建筑行业中的使用，有效提高建筑 物的稳定性和使用性，极大限度的延长建筑物的使用寿命， 最大限度的提高我国建筑事业的水平，促进我国建筑事业的 稳步发展。 在建筑物内部的转换层结构，承受着比较大的压力，主 要有建筑物上部的构造因为重力产生的负荷，还有建筑物悬 挂下部结构所行成的多层负荷，以及转换层内部存在的内应 力，这些力最终都作用在建筑物的转换层上，以此建筑物转 换层承受着很大的负荷。另外，建筑物转换层还直接影响着 整个建筑物的受力状况，所以在进行结构设计时应该根据建 筑物本身的特点灵活采用设计方案，保证建筑物转化成的质 量，最终实现建筑物的使用安全。 二、建筑物转换层的发展方向 当前建筑物转换层技术有了很大的发展，其主要的发展 趋势时1预应力混凝土转换层的广泛应用。当前采用预应 力技术在施工和结构的设计上提供很多的方便，例如对施 工中产生裂缝的控制，减少施工中支撑的负担，减小截面的 尺寸等等。因此在施工的过程中对于大跨度转换层来说，采 用预应力混凝土的结构非常适宜，充分实现节约钢材和混凝 土等优点。2钢骨混凝土转换层的应用，这种转换层技术具 有承载力好，刚度好等优点，其耐用性和抗震性优于钢筋混 凝土梁。在施工的过程中采用这种技术能够实现加快工程进 度的优点。这种技术在当前我国的实际工程中应用较少。 三、建筑物转换层常见的类型 转换层通常是根据建筑物的功能来设计，一般在高层的 建筑中可以作为正常的楼层使用，如果受设计水平和楼层高 的影响，一般情况下可以作为设备层应用。根据转换层不同 的结构特点，在转换层的设计上常常可以分为以下几种。 （一）梁式建筑转换层 当前现阶段，再无过建筑业广泛使用的转换层的结构设 计方案是梁式转换层的设计。这种设计方案主要是采用框支 梁同框支架以及剪力墙相结合的方式来增强转换层之间的 强度和刚度。这种设计方案在施工的过程中具有难度低、施 工的可靠性比较强的特点，在当前应用比较广泛。梁式转换 层一般都是转换大量的受力。通过查阅相关文献可知，无论 是转换大梁上部的墙体以什么形式出现，只要是墙体具有一 定的长度，那么转换大梁中的弯矩就会相对减小，这时会出 现一定范围的受拉区域，传到力的途径清晰明确。 （二）桁架式转换结构 这种转换层的设计具有明显的受力状况，自身的重力比 较小，同时抗震的效果比较好，在很大程度上提高建筑物的 质量，进一步保证建筑物的使用安全。但是这种设计方案也 存在一定的不足，特别是在节点的设计方面存在较高的难 度，因此在当前的转换层结构设计中应用比较小。这种设计 方式通常应用于高度在3 m以上的转换层的设计当中。如果 设计人员在设计的过程中采用相应的预应力的技术，那么可 以很大程度上减少构建的截面，提升工程的空间，降低工程 的造价。 （三）斜柱式转换层结构 这种设计方案的设计相对来说比较特殊，它能够充分发 挥相应混凝土承载的压力，减少转换层结构对建筑物空间的 占有率。但是在设计的过程中有一点需要注意的是，设计人 员在进行设计的过程中要时刻注意建筑物内部结构水平荷 载，一般是采用增加拉梁或者是圈梁的方法，能够找出平衡 水平载荷量的最佳途径，最大限度的提高转换层的强度和刚 度。 （四）板式建筑转换层 这种转换层结构具有较为明显的优点，可以在建筑物的 转换层的结构上随便布置轴网或者是结构的形式，这对于一 些建筑物来讲是一个比较恰当的选择。但是通常情况下建筑 物的转换层存在着非常复杂的受力状况，并且受自身条件的 限制，从而使转换层成为建筑物当中相对比较薄弱的一个部 位，很大程度上降低了建筑物的抗震性能，所以在施工的过 程中对于这种转换层的选取要小心谨慎。 （五）巨型框架转换层 这种转换层技术是我国进一步发展转换层技术的方向， 该设计主要是通过垂直分布的简体或是大型的立柱构成的， 具有形式多变，性能优良的优点，能够充分提升建筑物转换 层的刚度和硬度，最终保证建筑物的质量，提高转换成的刚 度和硬度。 （六）框支梁转换层的设计 这种转换层所采取的方式是将底层部分剪力墙改为框 架形式，充分形成建筑所需要的空间，并且在底层布置落地 剪力墙，在布置底部剪力墙的时候要充分考虑一下几个环 节，首先是保证大的空间层存有充分的刚度防止沿竖上下刚 度的变化过快，影响使用，同时必须控制落地剪力墙的间距 和转换层楼板的厚度。 在设计的过程中必须控制剪力墙的间距，如果间距过 大，会影响楼板的形状，使楼板发生明显的形状的改变，还 要注重加强转换层楼板的构造措施，最终保证施工的安全和 转换层的正常使用。 四、转换层设计的原则通常情况下，建筑物内 部的转换层的设置在一定程度上会造成建筑物纵向刚度结 构的改变，使其变成建筑物中相对薄弱的环节。根据这种状 况，在进行转换层结构设计时应该尽量减少需要转换的纵向 构件，同时相应的增加直接落地的纵向构建的数量，从而最 大限度改变建筑物刚性结构的突变程度，提高整个建筑物的 抗震能力。根据建筑物转换层所在的位置不同，在进行转换 层结构设 计时采取不同的设计方案。例如当建筑物转换层的位 置相对较低时，这时对建筑物的重心和受力状况的影响相对 较小，这个时候建筑物的稳定性更好。所以根据这些特点， 在进行建筑物转换层结构设计时，应该尽量降低转换层的位 置，充分保证建筑物的稳定性。最后在进行转换层的结构设 计时在主要是采用强化下部结构，相对弱化上部结构的思 路，保证施工进度和质量的前提下，尽量减少施工的难度， 有效的控制施工的成本，最终实现最佳的经济效益。 五、转换层设计应该注意的问题 （一）提高转换层与整个建筑物的整体性 一般情况下通过调整转换层的结构设计内容来提高转 换层和建筑物的整体性能，以此来提高建筑物的稳定性，延 长整个建筑物的使用寿命。为此应该尽可能的优化设计方 案，令质量中心与刚度中心相对应，从而更加明确转换层的 受力状况，避免建筑物出现刚度突变的状况，最终实现建筑 物的整体性目的。 （二）合理安