高层建筑中结构转换层结构体系分析

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　　【摘 要】当高层建筑上部楼层竖向结构体系与下部楼层差异较大，或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上、下部结构轴线错位时，就必须在结构改变的楼层布置转换层结构。底部大空间部分框支剪力墙结构，上部为剪力墙结构，底部数层为落地剪力墙或筒体和支承上部剪力墙的框架组成的协同工作结构体系。这种结构类型由于底部有较大空间，能适用于许多建筑功能的要求，广泛用于底部是商店、餐厅、车库、机房等用途，上部为住宅、公寓、饭店等高层建筑。
　　【关键词】高层建筑；转换层；结构设计
　　随着城市的不断发展，人们对于工作、生活以及文化娱乐环境提出了更为复杂的要求，促使高层建筑由单一的功能逐渐向多功能综合性建筑发展。由于建筑物上层和下层之间功能的不同，就要求有结构转换层来进行不同的结构类型的转换。本文就高层建筑设计中常见的结构转换形式和存在的问题进行研究。
　　1结构转换层概述
　　建筑功能复杂化的发展趋势下，要求在同一幢建筑中既有小开间的住宅，又有大空间的商场，还需要一定的地下停车场。综合功能的高层建筑已经成为现代高层建筑设计中的大潮流。结构转换层作为将建筑上部楼层结构的类型和布置转换为下部楼层结构类型和布置的水平结构，主要的结构形式一般有梁式转换层、厚板式转换层、桁架转换层、箱型转换层以及悬挂结构等。在建筑设计过程中，如何选择结构转换体系，必须结合建筑各方面具体情况，保证结构的安全与经济。
　　高层建筑转换层结构可在建筑高度的任意楼层上灵活布置，在适当的处理下还可以作为技术设备层或者正常的楼层进行使用，其布置原则有：第一，要求底层有较大的空间。转换层结构体系可以是一个水平结构体系也可以是一根满足受力特性的大梁，使得底层尽量摆脱立柱的影响，取得较大的底层空间。第二，任意楼层上要求开敞空间或改变柱列。在转换层设置的时候可以根据建筑结构传力以及使用功能等特点进行分段布置、间隔布置和托挂相兼的方式。
　　2高层建筑结构转换层的分类以及功能
　　高层建筑中的转换层具有扩大室内面积，提供较大出入口的功能。传统的剪力墙结构的间距较小，比较适合对住宅客房以及旅馆进行布置，而对于需要较大空间的会议室、购物中心、文化娱乐场所等进行布置时，就需要通过转换层将部分传统剪力墙转换为框支剪力墙，以此来增大空间，满足大空间建筑的功能需要。一般的，转换的构件会在建筑的柱列周边进行布置，转换形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式以及空腹桁架式等。
　　高层建筑中转换层主要是为了将上下层结构进行转换，上下层轴线进行转换、柱网进行转换等。在框架剪力墙结构中，通常采用将传统剪力墙上部转换为框支剪力墙来增大内部空间面积；而上下层柱网、轴线的转变并未改变上下层的结构形式，只是通过改变转换层的柱距来形成较大的柱网，这种转换类型通常被用在外框简底部来形成大入口；通过结构转换层，将上面楼层的剪力墙结构转变为框架结构，使上面楼层与柱网轴线错开，从而形成上层、下层结构的错位布置，实现转换层的功能。
　　3转换层结构设计
　　3.1结构体系
　　本工程地面以上1～6层为商业，1层层高为5.5米、2～6层层高为5.1米、7层为设备转换层兼避难层，层高3.8米，8层以上為高档住宅，层高均3.0米，地上共35层，总高度为119.00米。地下为3层地下室，层高自上而下分别为5.5米，3.7米，3.8米。因业主对住宅及底部商业均有较高的品质要求，经综合评定，本子项在住宅部分设计为不露柱、梁的剪力墙结构；为满足业主对建筑功能的要求，确定在第6层顶板处采用梁式转换，将上部密集的剪力墙转换为便于下部商业及地下车库使用的较规则柱网，同时在尽可能减少对建筑功能的影响的前提下，依据结构设计需要将一部分剪力墙落地，整体结构成为框支-剪力墙体系。
　　3.2 设置结构缝分为左、右两塔
　　2#楼原上部结构总长度为88米，相对规范允许不设伸缩缝的长度超过达到78%。基于合理性、可行性、经济性的综合评价，设置伸缩缝将上部结构在地下室顶板以上分为完全独立的两个结构单元，两结构单元长度（以标准层计）分别为：左塔32米和右塔56米，且两结构单元间的净宽度要求按抗震缝的最小宽度设计，并按照前次抗震专项审查的专家意见，本设计采用的缝净宽度为400mm。该两塔均设计为在地下室顶板嵌固。
　　底部加强区（地下1层～8层）剪力墙抗震等级设计为特一级，非底部加强区（9层及以上）剪力墙抗震等级设计为一级；框支框架（1层～6层）抗震等级设计为特一级，地下1层抗震等级设计为特一级，地下2、3层抗震等级设计为三级。
　　3.3转换层主要结构构件设计
　　（1）剪力墙设计。8层及以上住宅区段，层高为3米，采用200厚剪力墙，且墙长均大于8倍墙厚。混凝土强度等级从C55～C30渐变。第7层层高为3.8米，且为转换层上首层墙体，根据刚度、轴压比等要求、采用250～300厚剪力墙。且为配合转换的合理性、减少托头柱，本层剪力墙将结合底部框支柱的设置适当调整墙延伸长度、开洞位置，混凝土强度等级为C55。第1～6层剪力墙，为落地剪力墙。依据结构刚度需要，墙厚为350～500，墙长依据建筑功能尽可能长，以充分提高其对刚度的效率，混凝土强度等级为C55。
　　（2）框支柱设计。对于转换层以下的框支柱，为了提高构件延性、控制柱截面尺寸，框支柱均采用型钢筋混凝土柱，型钢含量控制不小于6%，在兼顾结构刚度、轴压比控制及对建筑功能的影响下，柱混凝土强度等级取为C55，柱截面基本控制在1100×1100。
　　（3）框支梁（转换梁）设计。为了提高框支梁（转换梁）的抗剪承载力、控制梁截面尺寸在1.8米以内，与框支柱相连接的框支梁（转换梁）均采用型钢筋混凝土梁，型钢含量控制不小于4%，截面主要为900×1800、转换次梁依据计算要求，不设型钢，为普通钢筋混凝土梁，截面基本为700×1600。混凝土强度等级为C40。
　　4结束语
　　高层建筑转换层的自身重量和荷载很大，施工时应制定合理的模板支撑方案并严格设计模板支撑体系；转换层的跨度和其承受的荷载也很大，其使用配筋较多且钢筋骨架的高度也高，因此，施工时要确保钢筋骨架的稳定性，采取合理的钢筋布置措施。高层建筑结构转换层是建筑物内不同结构形式受力的连结的关键点，也是受力传承的关键节点，所以，转换层结构施工质量控制十分重要，施工时应按照科学规范要求，采取严密的控制方法，来保证转换层结构的施工质量。
　　参考文献：
　　[1] 张彪.简述某高层建筑转换层结构施工监理控制要点[J].科技与企业，2012.
　　[2]邹广智.结合实例分析高层住宅结构转换层的施工技术[J].建材与装饰，2011.
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