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1建筑結構中轉換層的介紹

1.1轉換層的定義

轉換層是高層、超高層施工領域十分常見的一種結構，因為不同樓層之間的使用功能和結構性能存在著差異，所以需要加設轉換層來緩和彼此之間的差異，對樓層的上下部的結構和設計進行轉換。進入21世紀以來，全球城市化進程就要求，在高層超高層建筑中，需要將建筑上部的住宅功能與下部的商業功能相結合。因此就需要在高層建筑下部設計跨度比較大的商業娛樂空間，在上部應用密集的設計，顯示建筑住宅作用。為了結合建筑的使用功能和結構性能，就需要設計轉換層，用來調整上下層結構受力的不同，保證建筑物結構安全、經濟、合理。

1.2轉換層的特點

轉換層位于高層建筑的中部，主要轉換下部框架剪力墻結構和上部的純剪力墻結構，另外還要改變上下受力柱的分布情況和分布的疏密。根據建筑物自身的特點和設計圖紙的具體要求，適當選擇合適的轉換層方式，更好的保證高層建筑使用功能和建筑結構性能的統一。轉換層結構由于位于整個高層建筑的中間，因此其承受了兩部分的壓力，既要承受由于垂直荷載的重力，還要承受由于懸掛所導致的重力，導致轉換層結內部存在有較大的應力。另一方面，轉換層在中間的位置，會影響整個建筑的安全性能，在一定程度上降低了建筑物的整體性和統一性，基于這個原因，轉換層的設計不能單單考慮自身的承載要求，還要分析整個建筑物的結構性能，確保整個建筑的使用安全。

2建筑結構中轉換層的分類

2.1梁式轉換層

梁式轉換層使用條件主要為底部是大空間的框支剪力墻結構體系，采用剪力墻、框支梁和框支柱相結合的結構布置方式，將上部的剪力墻布置在框支梁上，框支梁由下層的框支柱支撐。這樣的受力體系，當需要橫縱同時轉換時，則采用雙向梁布置，來提高轉換層的強度與鋼度。這種轉換層結構可靠、施工難度低、傳力途徑明確直接，優點眾多，為目前應用最廣泛的轉換層結構。

2.2板式轉換層

當上下柱網錯位較多，設計復雜并且不能用梁進行承托時，可以采用板式轉換層。這種結構最顯著的特點是像木板一樣隨意在樓板上布置軸線和柱網，適用于結構復雜，開間較多的建筑結構。同時伴隨著這個特點的同時，由于轉換層的受力狀態較為復雜，傳力途徑不明確，使得建筑物在轉換層處出現鋼度的突變，使得轉換層產生的內應力較大，不適用于多震地區。

2.3桁架轉換層

桁架式轉換層主要應用于結構下部為大商場，上部為寫字樓或者住宅區的結構用途，并且需要設置相應的設備層。這種轉換層結構受力途徑最為明確，是用在多震地區最為合適的結構，唯一不足的是桁架轉換層結構設計較為復雜。節點設計難度較大，對施工要求比較高，所以在一定程度上限制了這種轉換層結構向二三線城市的應用個推廣。，此外，桁架轉換結構適用于高度達到3m以上的轉換層設計當中，另外還可以采用預應力技術，進一步加強穩定性和抗震性。

2.4箱式轉換層

箱式轉換層的適用范圍主要是轉換梁的截面過大，并且一層樓板不能滿足平面內樓板剛度的假定值。這種結構在轉換層的支梁上設置一層扳，形成一個箱形梁，箱形梁的這種轉換結構，遍布全層設置，圍繞建筑物周圍形成所謂的箱子，即稱箱式轉換層。優點是轉換梁的約束力強，鋼度大，傳力途徑直接明確，上下部傳力較為均勻，還可將其利用作為設備層，不過其施工難度較大，造價比較高。

3建筑結構中轉換層的設計原則

3.1確保轉換層鋼度

轉換層的鋼度是決定轉換層設計成功與否的絕對性因素，特別是在高層建筑的設計與施工過程中，高層建筑本身的高度和自身重量對轉換層影響十分巨大，轉換層的鋼度成為其中一個薄弱的環節。所以為了保證建筑物結構的穩定，就要保證轉換層的鋼度，查閱相關資料，轉換層的鋼度應大于上層鋼度的70%，才能保證建筑物的穩定性。為了確保高鋼度的轉換層，應當采用比設計等級高一個等級的混凝土，一般采用C60級以上的商品混凝土，并且整個轉換層采用筒體結構，完全保證轉換層鋼度不低于設計水平，從而確保建筑物的穩定性能。

3.2確保建筑物整體性

盡可能減少轉換的豎向構件，采用統一方向的構件，從最開始的設計文件中要體現出來，能夠提高建筑物的穩定性，延長建筑物的使用壽命。直接落地的剪力墻越多，需轉換的其他結構就會越少，這樣整個轉換層剛度突變的程度就越少，對整個建筑結構的整體性越有利。

3.3合理布置轉換層

由于建筑物的受力模式較為復雜，且建筑物中各層所受的作用力都隨高度的變化而改變，所以轉換層結構在高層結構豎向位置應該適當，宜低不宜高。轉換層的位置較高時，容易造成在轉換層附近上下的樓層的框支剪力墻結構鋼度、內力和傳力受力途徑發生突變，形成薄弱的受力層，降低整個建筑物的穩定性，不利于建筑抗震，對建筑物抗震設計不利，所以轉換層高度的設計應盡量低，六度區不超過六層，七度區部超過五層為宜。

3.4遵守高規中的相關規定

高規附錄中規定當轉換層設置在1、2層時，轉換層與其相臨上層結構的等效剪切剛度比宜接近1，非抗震時小于等于3，抗震設計時小于等于2.

4結語

本文詳細介紹了轉換層的定義，和在高層超高層建筑結構中設計轉換層的必要性，也就是說轉換層是伴隨著高層建筑的發展而產生的，轉換層將整個建筑的使用功能和結構性能統一的結合起來，提高了建筑物的抗震性能和整體性，使得商用民用結合為一體。轉換層必將伴隨著我國城市化進程向更加合理科學的設計方向發展。

作者:王志平 單位:巴中市建筑勘測設計院有限公司