探討建筑轉換層設計中的問題

毛守信

摘要：在建筑工程項目，尤其是高層建筑中，轉換層結構是不可或缺的重要內部結構之一，其設計質量對于完善建筑使用功能，確保建筑使用安全等有著十分重要的意義。本文結合建筑轉換層的相關概念，對轉換層結構的設計問題進行了探析和討論。

關鍵詞：建筑；轉換層；結構設計

前言：隨著人們生活水平的不斷提高，其對于自身的居住空間提出了愈發(fā)嚴格的要求，建筑的風格樣式日趨豐富，其結構的穩(wěn)定性和安全問題也受到了越來越多的重視。在建筑工程中，轉換層是一種非常常見的內部結構，做好轉換層設計工作，能夠有效保證建筑使用功能的充分發(fā)揮，同時提升其抗震性和穩(wěn)定性，保證建筑工程的使用安全。

1 建筑轉換層的相關概念

轉換層是高層建筑施工中一種常見的建筑內部結構，主要是建筑不同樓層的結構和使用功能存在差異性，需要通過設置轉換層的方式進行過渡，以實現(xiàn)對樓層上下部結構與設施的轉換。例如，在我國城市高層建筑中，常常會采用商業(yè)功能與住宅功能相互結合的模式，利用建筑下部構建舉架相對較大的大跨度空間以作商用，上層則采用相對緊密的設計，體現(xiàn)建筑的居住功能，這樣能夠對有限的空間進行最大限度的利用。而在商業(yè)層與住宅層相互連接的位置，為了實現(xiàn)結構的明確劃分，需要設置相應的轉換層，實現(xiàn)對不同結構受力情況的調整，以保證建筑的使用安全。在建筑工程中，轉換層的功能和作用主要體現(xiàn)在三個方面，一是能夠對建筑剪力墻結構或者框剪結構進行轉換，從而實現(xiàn)剪力墻與框架之間的變換；二是能夠改變建筑內部上下層受力柱的分布情況，調整結構受力情況；三是能夠同時改變建筑的結構軸網(wǎng)和結構形式，從而形成上下結構的不對稱布置，滿足不同的使用需求。因此，對于建筑設計人員而言，應該從建筑的特點及使用功能出發(fā)，對轉換層進行合理設計，確保其功能的有效發(fā)揮，以保證建筑的穩(wěn)定性和安全性。

建筑轉換層結構的類型是多種多樣的，一是梁式轉換結構，一般是采用剪力墻、框支柱以及框支梁相互結構的形式，以提升轉換層結構的剛度，其優(yōu)點在于結構穩(wěn)定性強，施工簡單，也是我國應用最為廣泛的轉換層結構形式；二是板式轉換結構，這種結構能夠在轉換層上，對結構形式和軸網(wǎng)進行隨意布置，因此適用于建筑軸網(wǎng)布設相對困難的建筑工程。不過相對而言，板式轉換結構的受力情況比較復雜，而且傳力路徑不明確，對于其受力分析困難，很容易使得轉換層成為建筑整體的薄弱環(huán)節(jié)，降低其抗震性能，因此在使用時應該特別注意；三是桁架轉換結構，相比梁式轉換結構有著更加明確的受力狀態(tài)，以及更小的自重，抗震性能也較好，能夠有效保證建筑的使用安全，不僅如此，這種結構形式還可以節(jié)約建筑內部空間，降低工程成本。不過其節(jié)點設計的難度較高，對于建筑施工會帶來一定的負面影響，同樣需要根據(jù)工程的具體情況進行選擇和使用；四是斜柱轉換結構，這是一種相對特殊的轉換層結構形式，可以保證混凝土承壓能力的充分發(fā)揮，減少對于建筑內部空間的占用。在對其進行設計和應用時，應該關注結構內部的水平荷載，設計相應的圈梁或者拉梁，對水平荷載進行平衡，提升轉換層的強度和剛度。

2 建筑轉換層設計問題

2.1設計原則

從目前來看，在對轉換層結構形式進行選擇時，應該遵循以下幾點設計原則：

（1）在建筑工程中，設置轉換層之后，由于上下層結構形式的不同，建筑的縱向剛度會發(fā)生突變，從而成為建筑整體中的薄弱環(huán)節(jié)，很容易出現(xiàn)各種各樣的問題。對此，在對建筑轉換層將誒夠進行設計時，應該綜合考慮多方面的情況，盡可能在保證結構質量和穩(wěn)定性的前提下，減少需要進行結構轉換的縱向構件，并適當增加直接落地的縱向構件數(shù)量，從而實現(xiàn)對建筑剛性突變程度的控制，提升建筑結構的抗震能力。

（2）大量的研究實踐表明，當轉換層高度相對較低時，對于建筑重心和受力狀況的影響也相對較小，建筑也會更加穩(wěn)固。因此，在對建筑轉換層結構進行設計時，應該立足建筑具體情況，盡可能降低轉換層所處位置，以確保建筑結構的穩(wěn)定性。

（3）在轉換層結構設計中，應該適當弱化上部結構，強化下部結構，同時選擇具有明確傳力路徑的設計模式，從而在保證工程質量的前提下，盡可能建筑轉換層的施工難度和施工成本，更好地實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2要點問題

（1）保證轉換層剛度：在建筑工程中，轉換層的高度直接決定了轉換層乃至整個建筑結構的質量和穩(wěn)定，尤其是在高層超高層建筑的設計和施工過程中，由于建筑本身的高度較高，體量較大，對于轉換層所施加的垂直荷載與相對較大，加上轉換層的存在會使得建筑在該位置初選垂直剛度的突變，因此很容易成為建筑的薄弱環(huán)節(jié)，降低建筑整體的抗震性能。因此，對于建筑設計人員而言，應該充分重視起來，從建筑的具體需求出發(fā)，對轉換層進行設計，切實保證轉換層的剛度，確保其不低于上層結構剛度的70%。在實際操作中，應該對轉換層內部剪力墻的分布狀況進行相應的調整，適當提高落地剪力墻的厚度，同時選擇強度等級相對較高的混凝土進行施工，按照筒體結構，對縱橫墻進行排列，從根本上保證建筑轉換層的剛度，從而避免其對于建筑整體抗震性能的影響。

（2）合理安排轉換層位置：建筑工程是一個非常復雜的系統(tǒng)性工程，其受力模式相對復雜，而且建筑內部所受應力的種類和分布等都會隨著建筑高度的增加，逐漸發(fā)生變化，當建筑高度提升到一定范圍后，其所受的各項作用力的效果會呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢，從而給建筑工程設計工作帶來更大的困難。對于建筑工程項目設計人員而言，應該從建筑具體結構入手，對轉換層的位置進行合理設置，若轉換層位置過高，則不僅可能導致其自身內部受力狀況的改變，還可能在一定程度上影響上下層面的受力方式和剛度，從而使得轉換層成為建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，降低建筑的抗震性能。對此，應該立足建筑整體結構和使用功能，盡可能降低轉換層所處位置，將其控制在三層以下，最高不能超過六層，以保證建筑結構的穩(wěn)定性和可靠性。例如，在許多城市中的商業(yè)廣場，一層到三層為商業(yè)步行街，四層以上為居民住宅，這種結構布局就是從轉換層設置的角度考慮，以提升建筑的穩(wěn)固性。

（3）確保建筑與轉換層的有機融合：轉換層作為建筑結構的重要組成部分，通過對其結構設計內容的調整，能夠提升建筑與轉換層的整體性，提高建筑工程的穩(wěn)定性，延長其使用壽命。對于建筑設計人員而言，應該在保證質量的前提下，對轉換層設計方案進行簡化，使得建筑的剛度中心和質量中心相互對應，確保建筑轉換層受力明確。同時，應該盡量避免采用板式轉換結構，避免建筑出現(xiàn)剛度突變的現(xiàn)象，保證建筑的使用安全。

3 結語

總而言之，在當前城市化進程不斷加快的背景下，建筑行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，高層建筑以及綜合性建筑的不斷涌現(xiàn)，使得建筑轉換層結構設計受到了建筑設計人員的重視和深入研究。本文從建筑轉換層結構的概念出發(fā)，對其設計原則和種類進行了討論，并對轉換層設計中需要注意的要點問題進行了闡述，希望能夠為建筑工程的建設提供一些參考。

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