关于建筑转换层结构设计方案的分析
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【摘 要】转换层是设计人员对高层建筑结构进行设计时常用的一种的方式，尤其是在建筑结构复杂或者高层建筑中使用更加广泛。对建筑进行转换层设计需要注意的问题很多，否则不但起不到应有的作用，还会影响建筑的安全性能，因此对建筑转换层结构设计方案进行分析很重要。本文主要通过对转换层相关知识的介绍以及对转换层各个构件的设计的概述，进而探讨了建筑转换层的设计需要注意的问题，仅此提供借鉴。
【关键词】建筑结构；转换层结构；设计方案；分析
如果建筑结构采用转化层的方式，一定要全方位的考虑建筑的各个方面，并且与这些方面都做好配合，这样才能尽可能的减少施工难度。做好建筑转换层结构设计很关键，在设计时就应该考虑到所有的可能发生的问题，最终选择出适合建筑物本身的转换层结构设计方案，在此，笔者就建筑结构转换层设计方案进行分析。
1.建筑转换层的相关问题介绍
1.1定义浅析
通常情况下，建筑的下部需要承受更大的压力，而上部则承受较小的压力，这种现象在高层建筑中更为明显，所以一般情况下设计人员都在建筑下面的楼层添加更多的墙体和柱网，以提高承受压力的能力，而随着楼层数的增加，墙体和柱网的数量也越来越少。但是通常情况下，建筑底层应该保留更多的空间，以供人们使用，而建筑上部则需要更多的墙体和柱网，这显然与上文中所说的建筑结构的受力不相符，为了使建筑既能达到受力的要求，又能满足人们实际的需求，就需要在建筑的上下部做好构件的转换，而构件转换所在的楼层就是我们所说转换层。
1.2设计原则
虽然在建筑中利用转换层可以达到使用功能的目的，但是转换层本身对建筑性能有很大的影响，尤其是对建筑的竖向刚度影响最大，如果处理不好，会影响建筑的稳定性，特别是在发生地震灾害时，严重削弱了建筑的抗震性能。所以相关设计人员在设计转换层时，需要遵循一定的原则，笔者总结如下：第一，在对建筑结构进行转换层设计时，应该尽可能的转换横向构件而不是竖向构件，这样就降低了刚度突变引起的不良后果的程度，也就增加了建筑抗震的性能；第二，尽可能将转换层设置在建筑物较低的位置上，这样也能够降低建筑物刚度突变的程度；第三，尽可能的使用简单的转换层，使其传力路径清楚明确，这样能够有效的分析转换层结构，也能减少施工量；第四，在做到经济和安全的基础上，要尽可能的不设置转换层结构。
1.3转换层的主要结构形式
1.3.1梁-柱式
这种形式主要被大规模的应用在剪力墙中，而且这种剪力墙的特点是底部拥有很大的空间，在这种结构形式中，剪力墙并不起支撑的作用，而是将其放在框支梁上，框支柱起到支撑的作用，这种结构形式相对来说方便合理，因此得到很多建筑转换层设计人员的青睐。
1.3.2厚板式
如果建筑的柱网存在错位的现象，这时就不能使用梁-柱式结构的转换层，因为在这种情况下，梁柱很难支撑框支梁，这是就可以充分发挥厚板式结构的作用。对于厚板式结构来说，厚度设计很关键，通常情况下，都是根据柱网尺寸大小来设计，这种结构形式最主要的优势就是可以较随意的对其进行布置，灵活性很强，而且施工非常方便，因此它也受到建筑转换层设计人员的青睐。
1.3.3衍架式
这种形式的转换层大多用于高层建筑中，但是这类高层建筑通常情况下，下部需要大量的空间来建设商场，而上部仅需要小空间来建设住宅或者办公地点，而且建筑还要求对管道设备层进行设计。这样的高层建筑之所以适合使用衍架式转换层，是因为这种形式的转换层在这样需要跨度和荷载都很大建筑中造价成本相对要低很多。但是这种转换层无论是施工难度还是建筑轴线的错位布置都有很大的难度。
2.转换层构件的设计
2.1框支柱
框支柱其截面的尺寸主要由轴压比进行控制，还应该满足结构对于剪切比的要求。因此为了保证框支柱的延性，应该对其轴压比进行严格的控制。另外，这柱截面其延性和配筋率有着密切的关系，所以框支柱其配筋率应该比一般的框架柱有着较大的提升。另外，某些框支柱还会用来当做剪力墙的端柱，因此应该满足其约束边缘构件的配箍特征值大于0.2。为了增强框支柱的安全系数，在计算时应该将柱端弯矩和柱端剪力乘以安全系数。为了加强转换层和上下部楼层之间的连接，应该将框支柱之上墙体的纵筋延伸如上部楼层的墙体之内。
2.2框支梁
一般来说，应该由剪压比来进行框支梁截面尺寸的控制，其宽度应该大于上墙厚度的2倍，高度应该大于计算跨度的1/6。框支梁既是建筑上下层之间传输荷载的枢纽，也是使框支剪力墙的抗震性能得到保证的关键，是建筑中重要的构件。因此在进行框支梁的设计时应该留有一定的安全储备。在能够使计算要求得到满足的前提之下，其配筋率应该大于0.8%。由于框支梁大多数为偏心受拉的 构件，承受有一定的轴力，因此在设计时应该对腰筋进行足够多的配置。框支梁受到的剪力一般较大，是重要的抗震构件，因此在具有一定的富余纵筋的情况下，还应该加强其箍筋的配置。
3.建筑转换层结构设计要点
3.1尽量实现低位转换
由于有转换层结构设置的高层建筑一般设计较为复杂，结构在竖向刚度方面有着一定的突变，再加上转换层附近的楼层其所受内力、刚度、形变等都会有着较大的突变，因此受力结构较为薄弱，不利于建筑物的抗震。所以，在建筑物转换层的设计时，应该宜低不宜高，尽量将转换层设置在较低的层位，尤其是对于抗震机构的设计更应该避免进行高位转换。
3.2剪力墙和框支柱的布置
在高层建筑转换层的设计中，不管使用的是哪一种结构形式来进行设计，都应该保证剪力墙能够直接落地，另外，转换层之下的框支柱应该保持设计布置的疏密均匀，剪力墙和框支柱之间不应该有太大的距离。转换层上部的剪力墙结构应该使用大开间的布置方式设计。还应该强化下部楼层，以保证下部楼层中空间较大的结构能够保证足够的强度和刚度以及抗震的能力。转化层的平面设计方面应该保证转换梁的刚度以及在平面之外的稳定性。
4.结语
综上所述，可知转换层主要用于高层建筑中，合理有效的利用转化层，能够使建筑底部拥有大量的空间拥有建设商场、停车场等，但是因为转换层对建筑竖向刚度有一定的影响，所以要尽量减少对竖向结构的转换。转换层结构有多种方式和方法，按照建筑自身的要求对其进行合理的转换层设计，才能真正发挥转化层的作用。本文是笔者多年建筑转化层结构设计经验的总结，希望为建筑转化层设计人员提供借鉴，为我国建筑转换层设计的发展提供思考。 [科]
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