建筑工程结构设计中的转换层设计研究

陈鹏

身份证号码：43022319870209xxxx

摘要：随着国民经济水平的不断提高，人们对于生活质量的要求也是越来越高，尤其是涉及到日常生活起居的建筑工程。在这种情势下，建筑行业也转变了施工战略，根据当下商业住宅及高层建筑的建设情况，创新出转换层这种科学性和较强的结构设计方式，可以充分将高层建筑内部中的中下部商业和中上部住宅形成完美的结构连接，因此加强转换层的设计分析显得尤为重要。本文也会对建筑工程结构设计中的转换层设计进行详细的研究和讨论。

关键词：建筑工程结构；转换层设计；研究

近年来，随着国家对于建筑行业的各种限制，在加上城市建设用地的持续减少，一些商业综合住宅逐渐走进人们的视线，并在大范围内推广和运用，取得了十分显著的成绩，尤其是高层建筑。通常情况下，高层商业建筑一般都是以上部楼层作为住宅区域，下部楼层作为商业区域，这就使得两者间在结构性能上存在很大的差异，因此转换层设计的出现，则有效解决了这一设计难题，使得整体建筑在结构连接上十分完美。随着高层建筑的不断增多，转换层设计还有待进一步加强，并对其进行深入的研究和分析，从而实现商业建筑的实用性和科学性。

一、建筑结构中转换层的概述

（一）转换层的定义

转换层是近年来高层和超高层建筑中一种普遍存在的施工结构。因为很多城市建设用地越来越少，导致高层和超高层建筑的数量逐年递增，而人们一般都会将上部分建筑用作住宅，下部分建筑用作商业，这就导致整体楼层在结构性能存在着很大的差异，所以研发出转换层设计，通过对建筑的上下部结构和使用功能进行有效的转换，来缩短两者间的差距。随着我国大力发展城市建设，人们对于高层建筑的需求也越来越高，要求将建筑上部的住宅功能与下部的商业功能有机结合，因此这就给建筑设计增加了很大的难度，在设计高层建筑下部时，一定要考虑商业娱乐空间的宽广，而上部住宅设计就要考虑其密集性，突出住宅的设计跨度比较大的商业娱乐空间，在上部应用密集性。因此就需要转换层设计来保证综合建筑的使用功能和结构性能，从而实现经济、安全、合理的建筑结构目标[1]。

（二）转换层的特点

转换层一般都处在高层建筑的中间部位，主要将建筑下部框架的剪力墙结构和上部的剪力墙结构进行有效的转换。同时还要考虑上下受力柱的分布情况，看其疏密度是否符合建筑需求。其次在进行转化层设计时，还要根据建筑物本身的特点和设计师的意图，选择适应的转换方式，以确保高层建筑在使用功能和建筑结构上能达到统一的位置。另外由于转换层结构的特殊性，其会承载两部分建筑的压力，一部分是垂直荷载的重力，另一部分是因悬挂所导致的重力，致使转换层内部的应力提高了很多倍。此外由于转换层的中间位置，会涉及到整个建筑的安全性，使其整体性和统一性有所降低，所以转换层在设计过程中，不能只考虑自身的发展需要，还要站在整体建筑结构上去考虑问题，从而实现建筑的安全质量[2]。

二、建筑结构中转换层的类型

（一）梁式转换层

梁式转换层主要应用在底部较大的空间内，使建筑内部的剪力墙、框支梁和框支柱有机结合，使之形成科学合理的结构方式，并将建筑上部的剪力墙安装在框支梁上，由框支柱来承受剪力墙的重力。这样一系列的受力体系，当处在横向和纵向同时转换的位置时，就可以利用双向梁的布置方式，去加大转换层的强度与钢度。梁式转换层具有坚实的结构和较低的施工难度，其传力途径十分明确，是当下建筑行业中运用率较高的转换层结构。

（二）板式转换层

当建筑上部支柱和下部支柱发生错位时，整体设计结构就会变得较为复杂，而且梁的承托力也发挥不出其优势，就可以采用板式转

换层来填补这种空缺。因为此转换具有很大的随意性，可以像木板那样在任何楼板上安置轴线和柱网，特别适用于复杂的结构空间或开间较多的建筑结构。但由于板式转换层的受力状态具有很强的综合性，其传力途径就十分模糊，使得建筑物在转换层部位经常会出现钢度的变化，从而会影响建筑物的稳定，不适合在多震地区中使用。

（三）桁架转换层

桁架式转换层主要应用在综合型楼体内，一般建筑结构的下部为商场，上部结构为写字楼或者住宅区，同时还要在建筑内部设置相应的设备层。该转换层结构具有非常明确的受力途径，比较适用于多震多灾的地区。其设计结构也是十分复杂，各节点的设计难度相当之高，所以对施工技术的要求也比较高，这在一定程度上限制了桁架转换层结构的应用范围。另外桁架转换结构比较适合高层或超高层的转换设计，为保证建筑的稳定性和安全性，可采用预应力技术来实现这一设计需求[3]。

（四）箱式转换层

箱式转换层的适用范围主要集中在转换梁截面较为宽广的空间，当一层楼板结构不符合平面内楼板刚度时，其可被设置成假定参考依据。该结构的设计方式是先将这转换层支梁上安置一层模板，使其形成类似箱子形状的横梁，并可在任意楼层间进行，使之围绕在整体建筑周围。其具有较强的约束力和钢硬度，并且传力途径也十分明确，可以使整体建筑物结构的传受力保持在持平的状态。同时箱式转换层也可作为设备层来使用，但是这种转换结构的难度系数较大，所用的投资成本也十分之高。

三、建筑结构设计中转换层设计的建议

（一）梁式转换层设计

梁式转换层设计是当下建筑结构设计中较为常见的设计模式，其应用范围也十分之广。尤其是高层建筑，其所占有的比例已经约百分之八十以上，同时这种该设计方式有着很明确的受力途径，在实际施工中有着很大的灵活性和科学性。但是其也有薄弱的设计环节，如：剪力墙内力、刚度、传力途径等方面。因此在设计过程中，一定要考虑到这些因素的动态性，协调好建筑物上下部位的结构，避免其发生突变，降低建筑物的抗震力度，从而使其稳定性和安全性受到威胁。此外还要减少转换设计的组成构件的使用，以防转换部位面积的增大，从而影响建筑内部的竖向刚度，为保证建筑质量提供坚实的保障。

（二）桁架式转换层设计

桁架式转换层通常可适用于不同使用功能的建筑物，主要是进行上下部位的有效连接。由多榀钢筋混凝土桁架组合而成，是当下建筑结构设计中刚度最强的一种承重结构，因此对于其自身的施工技术和工序有着很高的要求，因为其桁架下杆的截面面积不仅偏小，其高度也十分惊人，所以桁架式转换层设计具有很大的难度性和复杂性，在实际设计过程中，应从全局的角度出发，对转换层内部结构进行详细、全面的分析，尤其是受力情况的分析，并采用合理的计算方法，为保证设计质量奠定良好的基础。

（三）厚板式转换层设计

厚板式转换设计具有很强的灵活性和方便性，可以合理配置各种建筑结构，无需按照所转换部位的下层结构的优点来施工。但是该设计方式所需的施工材料投资较大，必须按照定量的采购标准去选择材料。所以当建筑物采用厚板式转换层结构时，一定要站在受力角度去分析，提高材料的性能，合理分配材料资源。同时还要从抗剪力和抗冲切力的角度出发，有效的降低厚板转换结构的受力程度，做好周密的预算，尤其是其内力以及配筋量的计算，在控制成本造价的同时保证施工质量。

结束语：

综上所述，转换层设计对于当下高层建筑来说，有着很实际的意义，其可以将建筑上下部结构进行完美的连接，使之形成安全性强、稳定性高、美观性大的现代化建筑。在实际设计过程中，一定要根据实际的建筑结构，去选择对应的转换方式，在控制成本的同时也保证建筑质量，从而实现科学有效的转换设计目标。

参考文献：

[1]张伽华.浅析建筑转换层结构在设计中的若干问题[J]建筑设计管理.2016（06）23-25

[2]李汗珠.建筑结构设计中的转换层设计分析[J]江西建材.2015（03）13-15

[3]王志平.建筑工程结构设计中的转换层设计分析[J]四川水泥.2015（07）13-15