转换层结构的设计方法探讨

万娇婷  尹菊丽

云南省设计院集团有限公司 云南 昆明 650228

摘要：为了能够充分满足现代建筑的多元化需求，建筑设计和施工期间通常需要设置专门的转换层结构，确保建筑各部分能够充分满足不同功能的实际需求。转换层结构的设计是现代建筑设计的重要一环，需要重点考虑建筑安全性、稳定性及经济性等因素，保证施工质量。基于此，本文结合建筑工程转换层设计及施工实践，对转换层结构的设计方法及要点进行分析，以保证工程质量。

关键词：建筑工程；转换层结构；设计方法

近年来随着社会经济的高速发展，建筑行业取得明显进步，建筑工程的规模越来越大，数量持续增加，人们对建筑的功能和质量也提出了更高的要求。目前建筑工程的类型繁多，且不同建筑楼层在功能方面有所差异，同时墙体设计及布局规划等方面存在明显不同，这也导致建筑内部各楼层的受力结构存在明显不同。为了保证建筑结构的稳定性和安全性，建筑设计时需要重视转换层结构的设计，通过结合工程实际，对转换层科学设计，能够保证建筑不同部位的均衡受力状态，对于保障建筑安全性和稳定性具有重要作用。因此施工单位需要认识到转换层结构设计的重要性，加强研究。

1. 转换层结构概述
   1. 基本概况

因为建筑工程不同楼层的功能需求有所差异，通常会存在多个设计标准，具体包括上、中、下三个部分。对商业建筑而言，以下部设计为主，需要确保内部空间充足，建筑内部墙体、支柱等数量较少；中部设计主要用于企事业单位得我办公区，下部场所为办公场所，内部结构空间需要满足基本办公需求，所以相较于下层，墙体和支柱的数量较多；对住宅建筑而言，上部设计中的空间结构通常较小，所以墙体和支柱具有密集分布的特点。通过采用科学可行的设计方案，保障建筑的功能性和实用性。但是由于不同楼层存在墙体、支柱数量等差异性问题，不但对其承重能力造成直接影响，还需要选择刚度及密度等参数不同的钢柱进行施工，这样才能保障整体结构稳定，所以转换层的设置能够有效避免相关问题。

1.2特点

在转换层结构设计的过程中，能够发现建筑高度方向刚度的均匀性受到一定程度的影响，力的传导作用也伴有一定的变化，所以转换层结构的设计与常规建筑结构设计差异显著。对其特点进行概括：（1）转换层结构设计具有一定的复杂性，多数情况下需要确保其承受上部和下部结构的荷载，比如说不同层之间的竖向荷载、多层荷载等，压力的承受对结构设计有直接影响，以上层竖向荷载为主；（2）转换层作为建筑的重要构件，其整体跨度较高，所以需要加强对挠度等相关参数的控制；（3）与功能性楼层相比，转换层的整体施工流程较多，更为繁琐，施工时需要解决的问题较多[1]。

2. 转换层结构的设计方法
   1. 转换层结构的常用设计形式

目前可供选择的转换层结构形式较多，设计人员需要充分结合工程实际合理选择，具体包括箱式形式、梁式形式和桁架式形式。

箱式形式在建筑工程中十分常见，施工操作相对便捷，有助于确保工程按期完工。多数情况下，因为建筑的综合楼梯刚度偏低，所以对转换梁的面积要求较高，特别是横截面积，箱式设计是建筑设计的重要组成部分，不但能够实现对建筑空间的优化利用，还具备非常强的承载性能，对于保证工程质量具有重要作用。但是箱式设计的应用成本偏高，对承建单位专业能力具有一定的要求。

梁式转换层在建筑工程中也较为常用，具有应用成本低、设计结构简单等优势，在高层建筑施工中十分常见。因为梁式转换层的结构相对单一，因此施工难度较低，有助于提高整体施工效率，进而确保工程按期完工。但是梁式转换层承受压力较大，因此当建筑上部对承重力的要求较高时，并不适合采用该结构形式。

桁架式形式也是一种常用的转换层结构形式，能够实现功能区的有序连接，具有完整性、综合性强等特点，确保建筑管道的规划设计符合工程实际，进而降低施工作业的难度，达到降本增效的目的。结合管道情况进行桁架式结构的设计，具有较强的抗震性能，有助于延长建筑的使用寿命，同时提高后期维护管理水平。但是该结构形式的整体设计难度系数偏高，施工效率深受影响，同时对工程设计和施工人员综合素质具有一定的要求。

2.2转换层结构的设计要点

转换层结构设计涵盖较多的内容、流程，设计人员需要明确设计要点，充分结合工程设计，保证设计方案科学可行。

对转换层这一结构设计而言，工作人员需要认识到截面设计的重要性，目前可供选择的形式较多，如托柱型、托墙型等，前者设计的关键在于截面面积的计算，需要确保计算结果准确，同时注意配筋情况的设计。在截面设计过程中，工作人员需要做好前期检测工作，明确转换层横梁的实际尺寸，根据剪压比等参数进行结算，保证截面承载性能满足要求，避免后续施工操作造成破坏，影响工程质量。另外，截面设计涵盖诸多参数，如配筋率、抗震系数等，需要加强关注，同时还需要重点分析主筋长度、接头等情况。转换层结构施工过程中，需要避免进行开洞等作业，保证主筋上部和下部的稳定了解，采取有效固定措施，必要情况下可以对梁中周围进行开洞操作，有助于提高截面抗剪性能。

转换层结构设计还需要加强对框支柱设计的重视，该项设计内容与建筑结构、环境因素相关，需要满足建筑承受性能及现场最大地震参数等要求，根据工程实际明确相关参数。比如说一级轴力值系数为1.5，二级为1.25。框支柱为框支层的主体，也是转换层的主要基础，当框支柱的数量超过10个，框支层通常为1-2层，保证总受力系数合理，提高转换层的稳定性。

在具体结构设计的过程中，还需要明确设计形式，例如框支梁主要采用梁式形式，支梁对建筑上部和下部结构的压力具有一定的承载作用，同时对转换层的内部受力承载效果确切，对于应对各方面的作用力具有重要作用，进而保障建筑的稳定性[2]。对框支梁结构设计而言，工作人员需要注意参数的控制，如宽度、高度等，相关参数和墙体的厚度具有非常强的关联性，设计结构具有一定的复杂性，需要充分结合工程实际，合理设置相关参数，保证框支梁的功能作用得到充分利用。

2.3其他细节问题分析

空间位置是结构设计的重要一环，在转换层设计的过程中，工作人员需要重点考虑建筑物的实际受力情况，避免因为位置不合理影响内部受力，进而不利于提高建筑的稳定性。具体设计阶段，需要避免空间结构的高度超出标准范围，否则会导致空间的严重浪费，同时对刚度也具有一定的影响。结合国家及行业相关标准，通常转换层的结构以低于3层为宜，如果建筑的功能需求较多，可以适当增加高度，但是尽量避免超出6层，否则会对整体性能造成影响。高层建筑内部承受一定的压力，所以相关工作人员还需要加强对刚度设计的关注，可以适当增加剪力墙的厚度，使转换层的刚度得到优化，进而提高整体结构日的稳定性。另外，在结构设计的过程中，剪力墙增补、减小洞口等方法也较为常用，可以防止上下部刚度差异较大，进而减轻转换层需要承受的荷载。

3. 结语

新形势下，随着人们物质生活水平的提高以及对生活品质需求的增加，建筑的实用性、功能性也得到了广泛关注，现代建筑结构的复杂程度明显提高，导致建筑转换层的设计和施工难度明显增加。因此相关人员需要充分认识到转换层结构设计的重要性，充分结合建筑工程实际，充分考虑结构、材料、规划布局等相关要素，在此基础上制定科学、可行的设计方案，保障工程施工质量和建筑安全。

参考文献：

[1] 任祥香,许沛东,卢文胜. 考虑加强转换层影响的橡胶支座隔震结构模型相似设计方法[J]. 地震工程与工程振动,2022,42(2):113-124.

[2] 秦啟宁. 高层建筑结构转换层的结构设计研究[J]. 价值工程,2022,41(22):115-117.