分析建筑转换层结构的设计问题

方芳

摘要：本文分析建筑转换层结构设计的原则和分类，并充分了解建筑转换层结构设计中的注意事项，能够有效的提高建筑结构转换层的设计效果，在保证工程质量的同时，达到降低工程施工难度，控制工程施工成本的作用，对促进我国建筑行业的发展有着积极的意义。

关键词：建筑转换层结构；原则；分类；设计问题

引言

众所周知，在当今的建筑行业发展的过程中，高层建筑的数量越来越多，规模也越来越大，在这样的情况下，建筑的功能也越来越多，建筑转换层结构也就成了非常重要的一个内容，转换层结构设计的合理性直接影响到了建筑的整体性能，所以我们一定要保证转换层的设计质量和水平。

1、建筑转换层结构设计的原则

首先，当转换层高度较低时，对建筑物重心与受力状况的影响相对较小，建筑物也因此更加稳固。所以，在进行转换层结构设计时，应当尽量降低转换层所处的位置，保证建筑物结构的稳固。

其次，转换层的结构设计应当采取强化下部结构，弱化上部结构的设计思路，并选择具有明确传力路径的设计模式，在保证工程质量的前提下，降低转成的施工难度，控制转换成的施工成本，更好的实现建筑物的经济效益社会效益。

2、建筑转换层结构设计的分类

2.1梁式转换结构

梁式转换结构采用剪力墙、框支梁与框支柱相结合的结构布置方式来提高转换层的强度与刚度，具有结构可靠、施工难度低、传力路径清晰明确等特点，是目前我国建筑转换层结构设计中应用范围最广的转换结构。

2.2板式转换结构

板式转换结构最显著的特点便是能够在转换层之上随意布置结构形式与轴网，对于建筑物轴网布设较为复杂的建筑来说是十分合适的选择。但是由于转换板的受力状态较为复杂，传力路径不够明确，以及转换板自身特点的限制，使得建筑物在转换层处出现刚度的突变，令转换层成为建筑物的薄弱环节，降低了建筑物对地震的抵抗能力，因而应当谨慎使用。

2.3桁架转换结构

与梁式转换结构相比，桁架转换结构的受力状态更加明确，且具有较小的自重和良好的抗震性能，可以有效的提高建筑物的质量，去报建筑物的使用安全。但是桁架式转换结构的节点设计难度较大，给施工过程带来了一定的影响，从而限制了桁架转换结构的使用。桁架转换结构适用于高度达到3m以上的转换层设计当中，如果在桁架转换结构中采用预应力技术，则可以进一步减小构件的截面，达到节约空间、提高工程质量、降低工程成本的作用。

3.建筑转换层结构设计中应注意的问题

3.1转换层的结构布置

3.1.1转换层的建筑结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、桁架、空腹桁架、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。

3.1.2厚板转换在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7度，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。

3.2转换层高层建筑结构的抗震设计

3.2.1抗震设计时，高位转换对结构受力十分不利。计算分析说明，在水平地震作用下，倾覆力矩分布曲线在转换层处呈现转折，转换层下部是以剪力墙为主的框架-剪力墙结构，落地剪力墙所分配的倾覆力矩由转换层往下递增较快，而支撑框架的倾覆力矩递增很少。

3.2.2在转换层处，框支剪力墙的大量剪力通过楼板传递给落地剪力墙，这也是倾覆力矩曲线呈现转折的原因。当转换层位置较高时，剪力分配和传力途径亦发生急剧的突变，落地剪力墙更容易产生裂缝，框支剪力墙在转换层上部的墙体所受内力很大，易于破坏，转换层下部的支承框架更易于屈服，从而容易形成几个薄弱层。

因此，为保证设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在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高规规定提高一级采用，已经为特一级时不再提高，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架-核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级不必提高底部带转换层的高层建筑在我国已大量建造，但至今未经受到大地震的考验。其转换层上部楼层的部分竖向构件不能连续贯通至下部楼层，因此，转换层是薄弱楼层，其地震剪力需乘以1.15的增大系数。

3.2.3对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大；8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。转换构件的竖向地震作用，可采用反应谱方法或动力时程分析方法计算：作为近似考虑，也可将转换构件在重力荷载标准作用下的内力乘以增大系数1.1，高规中对框支柱的内力增大幅度比较高；转换层位置在3层及3层以上的结构对抗震更为不利，其内力增大幅度也适当提高。

高层建筑转换层结构是一种受力复杂的不利抗震的高层建筑结构，抗震设防烈度9度时不应采用。带转换层高层建筑结构的抗震设计可根据设防烈度、结构类型、构件种类和房屋高度，采用相应抗震等级进行相应的计算和采取相应的构造措施。

3.3转换层上下结构侧向刚度比的合理取值

3.3.1当转换层设置在2层及2层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的0.6，在新高规附录E.0.2中比02规程新增加了这条规定，这一规定是为了防止出现转换层的下部楼层刚度较大，而转换层本层的侧向刚度较小，此时等效侧向刚度比虽能满足限值要求，但转换层本层的侧向刚度过于柔软、层侧向刚度比的限值取60%，与美国规范（IBC-2000）的规定相同。

3.3.2当转换层设置在2层及2层以上时，应按高规规定分别计算等效剪切刚度比和转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比，设计中应同时满足这两种刚度比的限制条件。高层建筑转换层结构设计中转换层上下层主体结构的剪切刚度比（γe1）的合理取值：

①对这种情况的结构，γe1应取1，即保持上、下层剪切刚度不变。在一般情况下，由于建筑功能上要求下部柱子截面小，层高要比上层高许多，因此很难满足上述要求。此时建议转换层以下采用钢骨混凝土柱或钢管混凝土柱，这样来调整柱的截面面积、刚度和延性，从而达到满足建筑功能的要求。但这时应特别注意转换层上、下的连接，当转换层上部为钢筋混凝土时，应将下部钢骨混凝土柱锚入转换层内。

②由于底部大空间剪力墙结构的底层高大以及部分剪力墙不落地改为框支后，底部刚度显著减小，为防止底部层刚度突变，应控制转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比：当底部大空间为1层时，转换层上、下结构等效剪切刚度比γe1宜接近1，非抗震设计时γe1不应小于0.4，抗震设计时γe1不应大于0.5。

结束语

综上所述，随着居民生活水平的日益提高，人们对建筑的要求也变得复杂多样，为了满足社会发展的需求，新建的建筑结构往往采用设计建筑转换层的方式来实现建筑内部空间的不同形式的要求。建筑转换层是建筑结构内部重要的结构方式之一，做好建筑转换层的结构设计工作，对于实现建筑的多样化功能，确保建筑的安全可靠具有举足轻重的意义。

参考文献

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