[分享]转换层在高层建筑中的应用

时间: 2020-07-29 11:04 阅读: 次大中小

目前世界各地已建成或在建的超高层建筑日益增多，超高层已成为城市经济发展的标志。超高层建筑目前使用形式多为低层商用、上层住宿或办公的模式。低层商用要求大空间，而上层办公住宿多要求小空间，因此需要采用一定方式进行转换，即加设转换层。

建筑物某楼层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构（设备）类型，并通过该楼层进行结构（设备）转换，则该楼层称为结构（设备）转换层。鉴于目前超高层建筑的多功能发展，带转换层的高层建筑工程实例日益增多，已成为现代高层建筑发展的一大趋势。

转换层功能与分类

转换层在超高层建筑中主要有以下两大功能：

为建筑提供大的室内空间

在传统的剪力墙结构中，其间距较小主要适用于住宅等小空间。当底层需要建设商场、酒店等大空间设施时，可以通过转换层将剪力墙转换为框支剪力墙，用框架柱代替占地较大的传统剪力墙结构，从而实现大空间的效果。

提供大的出入口

框架-核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的内筒从上到下不需要做什么变化，需要转换的主要是外筒。但是外筒一般为3-4m的距离，无法为建筑提供大的出入口，要求在底部水平位置转换构件来扩大柱与柱的距离。

在结构角度上，转换层主要实现以下结构转换：

1、上层与下层结构类型的转换。上部剪力墙结构通过转换层变为框架结构，来为结构创造一个大的空间。广泛用于剪力墙结构与框架-剪力墙结构中。

2、上层和下层柱网、轴线的改变。转换层上下层的结构形式没有发生变化，通过转换层使下层结构变为大柱网。这种转换层常用于框架-核心筒结构。

3、同时转换结构形式和结构轴线位置。上部楼层通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构错位的布置。

转换层的主要结构形式

梁式结构的转化层

梁式结构的转化层一般在转换层的楼面设置纵横交错的钢筋砼承重大梁。为适应上部荷载的需要，梁的截面尺寸比较大。梁式转换层应用最广泛，它设计与施工都相对简单，受力明确，一般广泛应用于底部大空间剪力墙结构体系中。

桁架式结构的转换层

桁架式结构的转换层是有梁式结构的转化层变化而来的，整个转换层由多榀钢筋混凝土桁架组成承重结构，桁架的上下弦杆分别设在转换层的上下楼面的结构层内，层间设有腹杆。由于桁架高度较高，所以上下弦的截面尺寸相对较小。

箱式结构的转换层

由梁式结构的转化层经过转变而来，单向托梁、双向托梁连同上下层的楼板共同工作，可以形成箱型转换层。整个转换层就像一只大箱子，当然四周也可以适当开洞。主要应用于铁路工程当中，很少见于房屋建筑。

板式结构的转换层

板式结构的转换层通常适用于上下层既有结构类型的改变，又有柱网、轴线的变化整个转换层。当上下柱板错开较多，用梁直接承托比较困难的时候，此时需要做成厚板，形成板式转换层。板式转换层具有一定的缺点，其自重大、耗材较多。

转换层原则

虽然超高层建筑中使用转换层能实现它的多功能性，使空间得到充分利用，但实际上超高层建筑若带有转换层会增加它的受力复杂性并且不利于抗震。所以在结构设计中需要遵循以下几点原则：

一、减少转换布置。要注意尽量将结构布置成上下主体结构贯通，尤其在框架-核心筒结构中，核心筒要尽量上下贯通。

二、强化下部、弱化上部。下部空间较大，为保证其有合适的刚度、强度以及延性等能力，应尽量强化下层结构的刚度同时弱化上部结构的刚度，使上下刚度以及变形特征尽量相近。

三、传力直接。布置转换层上下主体竖向结构时，要注意尽可能使水平转换结构传力直接，避免多级复杂转换。尤其要避免传力复杂、质量大、抗震不利的厚板转换。

四、计算全面准确。要做到将转换结构作为整体结构的一个重要组成部分。采用合适的有限元模型进行计算分析。对结构进行补充计算时，转换层以上的结构至少要取两层以上进入局部计算模型，同时还要计算转换层及所有楼层楼盖平面的刚度，采用比较合理的边界条件进行计算。

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