【结构设计】必须学习的结构转换层知识

建筑结构丨转换层设计理念及要点，结构设计人员须知！在同一座建筑中，沿同一高度方向建筑功能经常要发生变化，上部布置小开间的旅馆、住宅；中部作为办公用房；下部楼层则要求提供商场、餐饮、娱乐等尽可能大的空间，所以从建筑功能上说，从上部到下部，其柱网、间隔要求是“从密到稀”。

而从结构功能来看，由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力小，正常的结构布置应是下部刚度大，墙体多、柱网密，从上到下柱网及间隔要求是“从稀到密”，而若按照这般设计，结构的正常布置与建筑功能对空间的要求则正好相反。

因此，为了满足建筑功能要求，结构设计必须进行一定的“反常规设计”，即将上部布置为小空间、下部布置为大空间；上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱，为了实现这种结构布置，则需要在结构转换的楼层设置水平转换构件，即转换层结构。

一、转换层分类1、根据结构功能分类按照转换层结构功能的不同，一般可分为以下三类：（1）建筑上、下部分之间结构类型的转换，转换层将上部剪力墙转换为下部框架，以创造一个较大的内部自由空间。

这种转换层广泛用于剪力墙结构和框架——剪力墙结构中；（2）建筑上、下部分之间柱网、轴线的改变，转换层上、下部分结构形式没有改变，而是通过转换层使得下部结构柱距扩大，形成大柱网。

这种转换层常用于外框筒的底部形成大入口的情况；（3）同时转换结构形式和结构轴线位置，上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层轴线错开，形成上、下结构错位的布置。

2、根据转换层结构类型分类而一般来说，为了便于根据转换层本身结构类型来分析和计算建筑结构整体，根据转换层结构形式，转换层归纳为四种基本型式：梁式、桁架式（及空腹桁架式）、箱式和厚板式。

梁式结构的转换层一般在转换层的楼面设置纵横交错的钢筋混凝上承重大梁，当需要纵横墙同时转换时，则需设置双向转换梁，它多用于框支剪力墙结构即上层为剪力墙结构下层为框架结构的转换。

二、转换层设计理念及要点1、设计原则1.1.保证刚度转换结构可根据其建筑功能和结构传力要求，沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置(也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层)，且自身的这个空间既可作为正常使用楼层，也可作技术设备层，但应保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。

高层建筑结构转换层的结构设计在现代城市的发展中，高层建筑如雨后春笋般涌现。

为了满足建筑功能多样化的需求，结构转换层在高层建筑中的应用越来越广泛。

结构转换层是指在建筑物的某一层，通过结构形式的改变，实现上部和下部不同结构体系的转换。

它不仅关系到建筑的安全性和稳定性，也对建筑的使用功能和经济性有着重要影响。

接下来，让我们深入探讨一下高层建筑结构转换层的结构设计。

一、结构转换层的类型及特点1、梁式转换层梁式转换层是目前应用较为广泛的一种形式。

它通过大梁将上部剪力墙或柱的荷载传递到下部的柱或剪力墙。

梁式转换层的优点是传力直接、明确，结构分析相对简单。

但其缺点是梁的截面尺寸较大，会影响建筑的使用空间。

2、板式转换层板式转换层的厚度较大，通常在 20m 以上。

它能够提供较大的刚度和承载能力，适用于上下部结构差异较大的情况。

但板式转换层的自重较大，材料用量较多，施工难度也相对较大。

3、箱式转换层箱式转换层是由上、下层较厚的楼板与纵横双向的大梁共同组成的一个箱型结构。

它具有较大的整体刚度和承载能力，能够有效地抵抗水平荷载。

然而，箱式转换层的施工复杂，造价较高。

二、结构转换层的位置选择结构转换层的位置选择对建筑的整体性能有着重要影响。

一般来说，转换层位置越低，对结构的抗震性能越不利。

因为下部结构需要承担更大的竖向荷载和水平荷载，容易导致结构的变形和破坏。

但转换层位置过高，又会影响建筑的使用功能和经济性。

因此，在设计时需要综合考虑建筑的功能要求、抗震设防烈度、结构高度等因素，选择一个合理的转换层位置。

在抗震设计中，对于 7 度及 7 度以下抗震设防地区，转换层位置不宜超过 5 层；对于 8 度抗震设防地区，转换层位置不宜超过 3 层。

同时，转换层上下等效侧向刚度比应符合规范要求，以保证结构在地震作用下的变形协调。

三、结构转换层的设计要点1、竖向荷载的传递在设计结构转换层时，需要确保竖向荷载能够有效地从上部结构传递到下部结构。

关于高层建筑转换层结构设计分析在高层建筑设计中，转换层是指位于底层商业或办公空间与居住空间之间的功能转换层，通常位于大楼底部，用于满足不同需求的功能需求。

转换层设计的合理与否直接影响到建筑的使用效果和空间布局。

转换层的设计应综合考虑多个方面因素，包括建筑规划、结构设计、空间利用率等。

转换层的设计应符合建筑物整体规划，并与建筑外立面相协调，以保持建筑的整体性。

转换层的结构设计需要满足建筑物的荷载要求，根据不同功能区域的载荷特点进行分析，并选择合适的结构形式。

在商业区域，需要考虑货物运输和大量人员流动，因此需考虑增强结构的承载能力；而在居住区域，则可以采用较为轻型的结构形式。

转换层的设计还需考虑空间利用率。

在有限的空间内，如何合理地安排功能区域，使其达到最佳效果，是转换层设计的重要方面。

通过合理的空间布局和流线设计，确保不同功能区域之间的通行畅通，提高空间利用率。

在商业区域，可以考虑采用开放的空间设计，便于展示商品和吸引消费者；而在居住区域，则需注重私密性和居住质量，采用合理的隔断和隔音措施。

转换层的设计还需考虑人员疏散和安全性。

转换层作为承上启下的功能区域，在发生紧急情况时，需要提供合适的疏散通道和安全设施，确保人员的安全。

适当设置逃生楼梯和紧急出口，设置灭火器和消防设施等，提高转换层的安全性。

高层建筑转换层结构设计是一个综合性的工程，需要综合考虑建筑规划、结构设计、空间利用率以及人员疏散和安全性等因素。

通过合理的转换层设计，既能满足不同功能区域的需求，又能提高建筑的使用效果和空间布局，使得整个建筑更加合理、实用。

转换层结构设计1.引言为了使结构底部满足大空间的使用要求，上部楼层部分竖向构件（剪力墙，框架柱）不能直接连续贯通落地，此时需要设置转换层，在结构转换层布置水平转换构件，将上部结构的内力转移到下部。

带转换层的高层建筑结构主要可归纳为两大类，一类是其主体结构由上部剪力墙结构，下部筒体框架结构或框架剪力墙结构以及结构转换层组成；另一类是其主体结构由上部小柱网框架、筒体、剪力墙结构，下部大柱网框架、剪力墙结构以及结构转换层组成。

转换构件包括：梁，桁架，空腹桁架，箱型结构，斜撑，厚板等。

结构转换层常见的有梁式转换和板式转换两种类型。

梁式转换结构，受力比较直接明确，是目前得到广泛应用的转换结构形式。

板式转换结构，受力、传力途径比较复杂，不够明确；一般只有在上下部结构明显不协调，无法采用梁式转换结构时才采用。

目前市场上的其他软件对于转换梁的处理还都不尽完善。

有些软件利用梁单元来模拟转换梁，用墙单元来模拟转换梁上边的剪力墙。

这样处理的问题在于实际计算的时候，剪力墙的下边缘与转换梁的中性轴进行变形协调，导致中性轴以上的截面相当于没有参与工作。

此时通过刚度放大系数来调整转换梁刚度，再进行分析和设计；还有一些分析类的软件，可以对转换梁按照板单元来进行建模，此时便不存在上述的变形协调的问题，分析结果也相对准确。

但由于对于转换梁的配筋，我们习惯上还是按照梁单元来输出，所以最后的结果还需要人为进行整理，增加了工作量。

midas Building综合了上述两种处理方法的优点，采用“梁单元建模，板单元分析，梁单元设计”的处理方法，下面将通过一个工程实例，对该方法进行比较详细的阐述。

2.工程简介某酒店，结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，共23层，结构总高度为87m。

2层为转换层，采用转换梁进行转换。

转换梁截面尺寸最大达到900mmX2800mm。

3层部分剪力墙与柱未落地，直接落在了转换梁上。

柱截面尺寸：1-2层方柱：1400 mmX1400mm,圆柱直径为1200mm; 其它层柱：500~700mmX900mm等；结构大师模型如图1所示。

简述高层建筑结构转换层的结构设计1.前言高层建筑的结构转换层设计是一项非常复杂的工程，在设计施工之前必须要对其进行细致的分析讨论，确定方案无误时才能进行施工，从力学的角度来分析，可以看出高层建筑转换层的上下层内力比较集中，并且地震力集中，设计起来非常困难，这也逐渐成为高层建筑设计的重要问题之一，一直受到国内外的高度重视，为了保证设计的舒适安全，必须要对高层建筑的结构变化处设置转换层，下面我们就对转换层设计进行系统的论述。

2.转换层的定义和功能高层建筑转换层可以分为两类，一类是结构转换层，另一类是功能转换层，本文主要是对结构转换层进行论述。

结构转换层的定义：对于一些高层建筑来说，结构转换层的设计有一定的难度，高层建筑一般上部用于公司办公或者居民住房，这样需要的墙多柱少，而下部一般用于超市等的商业用处，需要更大的空间，这样需要的就是墙少柱多，所以就必须要对其进行转换，将上部的墙体所承受的内力转移到下面的支柱上，这样的具备转换力的楼层一般被称为结构转换层。

功能：结构转换层的功能有很多，主要是将上下楼层的结构进行转换、改变上下层的柱网和结构类型、对上下层结构类型和柱网一起改变。

3.结构转换层的类型及设计方法论述高层建筑结构转换层可以分为四种类型：梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。

3.1梁式转换层特点：梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计，这两者是按功能不同来进行划分的。

（1）托柱形式转换梁截面设计。

当转换梁承接的是上部的普通框架时，可以按照普通的截面设计进行配筋计算，因为这时的转换梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一样的，但是，当转换梁承受的是上部斜杆框架时，就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计，因为，此时的转换面承受的是轴向拉力。

（2）托墙形式转换梁截面设计。

在转换梁的施工过程中，力学问题是一个关键问题，必须要予以重视，当转换梁承受上部的墙体是小墙体时，要采取普通梁的截面设计方法进行配筋计算，且纵向的钢筋也可以放置在转换梁的底部，像普通梁那样布置就可以了；当转换梁承受的是上部墙体且满跨不开洞时，转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法，它的受力特点和破坏形态表现为深梁，不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大，所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了；当转换梁承托上部墙体满跨或者不满跨时，但是剪力墙长度比较大时，应该采取的转换梁设计方法是深梁截面设计方法。

高层建筑结构转换层的结构设计前言一般而言，当高层建筑下部楼层竖向结构体系或形式与上部楼层差异较大，或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上、下部结构轴线错位时，就必须在结构改变的楼层布置水平转换构件，即结构转换层。

因此，转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要，沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置，且自身的这个空间既可作为正常使用楼层，也可作为技术设备层，但应保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。

对底层大空间多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中间出现刚度特别小的楼层，减小震害。

一、高层建筑转换层结构形式及受力特点高层建筑转换层的主要结构形式及特点1、粱式转换粱式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式，其传力途径为上部墙—转换粱—下部柱。

具有传力直接、明确和清楚的优点，便于工程计算、分析和设计，且造价较为节省，据资料统计，粱式转换层数量约占转换层总量的77％。

转换梁的截面高度为0.8- 6m，高层建筑带转换层结构的绝大多数为梁式转换层。

2、箱式转换是单向托粱和双向托粱同上、下层较厚的楼板浇筑成一整体共同工作，从而形成刚度较大的箱式转换层。

3、板式转换当转换层上下柱网错开较多。

布置又不规则，难以用梁直接承托时，则需要做成厚板，形成板式转换层，从抗剪和抗冲切考虑，转换板厚度往往很大，实际转换板厚度可达2.0- 2.8m，板式转换层的下层柱可以灵活布置，但自重很大，材料耗用多，拖工难度大。

4、桁架转换桁架分为空腹桁架与实腹桁架两种。

桁架转换层与梁式转换相比，受力状态更明确，可使用空间更大，自重小，抗震性能好，但其节点设计难度大，“强斜腹杆、强节点”是桁架转换层设计的基本原则，而节点的受力状态复杂，容易发生剪切脆性破坏，造成计算配筋。

高层建筑结构转换层的结构设计要点摘要：转换层是高层建筑中应用较为广泛的一种结构，其可以有效提升建筑的质量及使用性能，设计人员必须要做好高层建筑结构转换层的设计工作。

建筑中的转换层结构非常的复杂，在进行平面布置时要保证他的规则性以及布置的简洁性，按照对称的原则进行布置，可以更加直观。

进行立面布置时要保持上部和下部的刚度相差比较小。

根据柱和梁的特殊性进行特殊布置，由于转换层结构的复杂程度和比较大的工程量，在进行设计时要格外注意设计的概念。

通过不断地调整最终得出最合理的设计方案。

关键词：高层建筑；转换层；抗震；剪力墙引言：高层建筑成为城市建设发展的趋势，为了满足人们对建筑大空间的需求，促进建筑网状的扩大而降低墙体的修建规模，且为在建筑结构的上层开设小空间，就必须利用多层墙体来实现。

但实际设计时，竖向杆件难以贯通接地，导致很难达到高层建筑结构与功能的衔接，以此满足高层建筑对各种功能的需要，这种结构称为转换层结构。

但由于转换层的竖向构件的不连续性，导致结构设计难度加大，必须要结合工程实际情况，综合考量，保障结构转换层结构设计的科学性。

1、高层建筑转换层结构的设计要求高层建筑为适应现代发展的需要，趋向于多功能和多种用途的发展。

转换层结构的设计质量直接影响整个建筑结构的稳定效益。

为了使高层建筑功能的要求得到满足，在高层建筑结构的底部，如果上层竖向构件不能直接连续贯通落地的话，就需要考虑转换层的设置，将转换层结构构件合理的布置在转换层中。

高层建筑中转换梁层是当前高层建筑中最常用的实现垂直转换的结构形式。

其受力路径呈墙→转换梁→框架柱的形式，因此具有直接特性。

梁的转换层便于工程计算、分析和设计，成本相对较低，广泛应用于实际工程。

转换梁有多种结构形式。

就作用而言，平移梁可分为承重柱和支撑柱。

根据透射光束的形状，可以分为加和不加。

转换梁结构的材料可分为钢筋混凝土结构、预应力结构、钢筋混凝土结构和钢结构。

转换梁主要承受竖向荷载，受力性能主要表现在竖向荷载应力规律上。