高层建筑内部与外围结构转换设计

高层建筑的结构转换层转换层的定义转换层的分类及工程实例转换层的实际应用-应用地方转换层实际应用-内部结构转换层形式及外部结构转换层形式高层建筑转换层施工技术及质量控制什么是转换层？结构转换层的定义建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，则该楼层称为结构转换层。

图片来源：筑龙网转换层的发展趋势需求左右建筑发展?功能需求改变：建筑上部和下部空间使用、功能不同时，结构也要做出相应的改变。

转换层是钢筋混凝土建筑结构中承上启下的重要结构构件。

结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反，所以转换层的设置尤为重要！高层建筑结构转换层的发展趋势1.钢骨混凝土转换层的应用随着现代建筑朝高层和超高层形式的发展，转换层结构中转换构件承托的层数也增多，同时，又受到建筑上对层高及空间的种种要求和限制，使钢骨混凝土在工程中得以广泛应用。

高层建筑结构转换层的发展趋势2.预应力混凝土转换层的应用预应力技术在结构和施工上具有很多优点：✓减少截面尺寸✓控制裂缝和挠度✓控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等因此，预应力混凝土结构非常适用于建造承重荷载的大跨度转换层，且自重轻、节省钢材和混凝土的特点高层建筑结构转换层的发展趋势3.改善转换梁的受力性能结构转换梁的特性：受剪承载力来控制，截面尺寸较大；由于梁很强，处理不好可能与框支柱行程“强梁弱柱”现象，对结构抗震不利；转换梁的通风、采光均不利；因此改善转换梁的受力性能也是发展趋势：例如：斜向支撑的应用结构转换层的主要形式按内、外结构形式分类转换层的主要形式当内部要形成大空间，包括结构类型转变和轴线转变时，可采用以下形式：1.梁式转换层设计、施工简单，受力明确。

2.板式转换层下层柱可灵活布置，无需与上部结构对齐，自重大且用料多，不适宜抗震设防烈度6度以上高层。

3.箱型转换层梁式转换层演变而来，四周可适当开洞.内部结构采用的转换层结构形式转换层的主要形式当框筒结构在底层要形成大的入口，可以有多种转换层的形式：对于外围结构，往往由于建筑功能的需要在底部扩大柱距，一般采用梁式转换，桁架式转换，墙式转换，间接式转换，合柱式转换，拱式转换。

高层建筑外围结构采用的转换层结构形式近年来，在大都市的城市化进程中，高层建筑的建设不断增多。

高层建筑作为都市的“城市地标”，其具有的高度和形态特征往往成为城市建筑界的瞩目焦点。

作为高层建筑的外围结构，转换层结构在高层建筑设计中起到了至关重要的作用。

一、转换层的概念和分类转换层是指在高层建筑的上半部分，与下半部分相比形态发生较大变化的层位。

转换层可以分为内转换层和外转换层两种形式。

内转换层是指高度较低的楼层向高度较高的楼层过渡的过程，形态上是以水平面为界面完成形态的变化，承担了过渡作用。

内转换层主要起到以下几个方面的作用：1.安全性能的提升：内转换层可以作为人员疏散通道，当高层建筑发生火灾等紧急情况时，内转换层可以帮助人员迅速逃生，保障生命安全。

2.建筑功能的划分：高层建筑内部往往功能区划比较明确，通过内转换层的设置，可以将各个功能区划分得更加清晰，帮助建筑物在使用上更加顺畅。

3.工程建设的便利性：高层建筑的机电设备很多，部署在内转换层可以使得机电设备的维护和管理更加便利，保障设备的正常使用。

外转换层是指高层建筑向立面形态过渡的过程，形态上是以纵向为界面完成形态变化的层位，承担了过渡和统一立面的作用。

外转换层的主要作用包括以下方面：1.美观性能的提升：高层建筑的外观形态对城市形象有很大的影响，通过外转换层的设计，可以使高层建筑在高度和形态上更加和谐、美观。

2.建筑工程的实用性:通过外转换层的设计，在高层建筑的设计中增加了可塑性和适应性，更好地适应了当地的气候环境，增加了使用的舒适性。

3.整体性能的改善：减少了干扰高层建筑的侵染，使高层建筑的整体美感和功能性更加突出。

二、转换层的设计原则和注意事项1.合理确定转换层位置：需要根据高层建筑所在位置的自然环境、用途及当地的气候环境等因素来适当设置转换层的位置和数量，保证外转换层和内转换层的数量、高度和位置的合理性。

2.考虑立面比重：在高层建筑的立面设计中应当兼顾高层部和底部的比重，使得建筑在整体上更加和谐。

浅论高层建筑梁式转换层结构设计摘要：本文主要是结合笔者工作中的经验，阐述了高层建筑梁式转换层结构设计，以供参考。

关键词：概念；梁式转换层；结构形式；设计构造一、带转换层高层建筑的主要结构设计概念在现代工程建设中，为了扩大底部的空间，带转换层的高层建筑结构成为了必然的结果。

此种类型的结构由于竖向抗侧力构件的中断，而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤然减小，引起变形集中和能量集聚而极易发生严重破坏。

因此，带转换层高层建筑的主要结构设计概念为：1）加强转换层及其下部结构刚度，要求转换层及其上下楼层层刚度基本均匀。

即必须设置一定比例的落地剪力墙，并加大落地剪力墙的厚度或提高混凝土强度等级，必要时可增设部分剪力墙。

转换层上下结构的刚度比计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录e规定抗震设计时，当转换层位于1层时可采用剪切刚度比：γ=（其中，g1，g2 为底层和转换层上层的混凝土剪变模量；a1、h1，a2、h2 为底层和转换层上层的抗剪截面面积、层高）；当转换层位于2 层及以上时可采用等效侧向刚度比：γe=转换层位于3 层及以上时其楼层与上层侧向刚度之比：2）应尽量强化和提高转换层以及下部结构抗震承载能力，避免罕遇地震作用下下部主体结构（框支柱、转换梁等）破坏，同时应注意保证转换层上部1层～2 层不落地剪力墙的承载能力和延性，避免重力荷载和罕遇地震作用下不落地剪力墙根部的破坏；注意和加强下部框架梁、上部连梁的延性，适应罕遇地震作用下的塑性较发育发展耗能的需要。

二、转换层的结构形式及设计原则1转换层的主要结构形式底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。

按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。

由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7、8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。

浅析高层建筑型钢转换层结构设计一、工程简况该建筑是集商业、宾馆和办公于一体的现代化综合性高层建筑。

设有负一层地下室，地上主体结构27层（裙房6层），突出屋面的塔楼2层，地面以上建筑总高度107.0 m。

1～6层为商业用房，采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，6层以上为宾馆及酒店式公寓，采用剪力墙-核心筒结构。

为实现这种底部大开间与上部剪力墙之间的转换，在主楼7层设置结构转换层。

二、结构方案的选择由于该建筑的特殊要求，底部大空间部分的柱子不能移动，同时根据业主要求，上部框支剪力墙位置也不能移动，由此导致了上部框支剪力墙轴线与底部框支框架轴线错开较多的情况。

初步方案拟采用厚板转换层，这样可以解决众多轴线错开的问题。

但厚板转换的传力途径不清楚，受力也十分复杂，同时为满足抗剪和抗冲切的要求，初步计算板厚需要2.2～2.8m左右，考虑本工程转换层设置在地面以上32.4m处，大体积混凝土在高空施工难度大。

此外，厚板的巨大重量势必会增大下部竖向构件的强度设计要求，同时，由于厚板的重量集中在结构中部，使得结构整体振动性能复杂，且该厚板转换层刚度远大于下层刚度，容易产生应力集中，地震反应强烈，对抗震十分不利。

因此，厚板转换层对本工程并不适用。

梁式转换层具有传力直接明确，传力途径清晰的优点，并且转换梁受力性能好，施工也比较方便。

但采用梁式转换时，应使转换梁直接承托上部剪力墙，尽量减少转换次数，避免主次梁的复杂转换形式。

由于本工程上部剪力墙形式各异，底部的柱网间距较大且位置不能移动，主次梁转换形式在所难免，个人认为，为解决该建筑平面、立面的多样化给结构设计带来的难题，应该突破原有的经验和传统的结构概念，即：经过合理的概念设计、依托规范规程及借助已有电算手段，对主次梁转换形式进行详细分析，采取可靠措施，则主次梁的转换形式是可行的。

三、转换梁截面尺寸确定由于框支梁一般按剪压比控制，为初步确定转换梁尺寸，按下式进行计算：Vb≤0.15fcbh/γRE （1）式中fc为转换构件混凝土抗压强度设计值；b、h分别为转换构件截面宽度和高度；Vb≈（0.6～0.8）V0，V0为框支梁按简支状态计算的所有重力荷载作用下支座截面剪力设计值。

带转换层高层建筑结构设计建议摘要：近些年来由于这种结构底部大空间, 使用灵活方便, 在国内得到广泛应用。

本文探讨了几种带转换层高层建筑结构设计方法及结构形式。

关键词：带转换层高层建筑结构设计形式中图分类号： tu97 文献标识码： a 文章编号：随着高层建筑向多功能、多用途的发展，要求结构不同用途的楼层具有不同的开间和不同的结构形式。

例如，上部结构需要小开间，多墙体来满足旅馆和住宅的要求；中部结构需要中等开间来满足办公室的要求；底部结构则需要很大的开间来满足公用部分的要求，布置开间要灵活而大，墙体要少。

上述布置原则违背了下部刚度大，上部刚度小的原则，为了满足建筑功能的要求，实现上部小空间，下部大空间；上部布置刚度大的剪力墙，底部布置刚度小的框架柱，必须设计转换层，对高层进行结构设计。

为实现高层建筑内部上、下层结构形式与柱网的变化, 转换结构除采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构等, 近几年又有许多新型的转换结构形式涌现, 如搭接柱转换结构、宽扁梁转换结构、斜撑转换结构等等。

一、内部结构采用的转换层结构形式1、梁式转换由于它受力明确, 设计与施工简单, 一般用于上层为剪力墙结构, 下层为框架结构的转换。

当纵、横向同时需要转换时, 可采用双向梁布置的转换方式。

2、板式转换层当上、下柱网、轴线有较大错位, 不便用梁式转换层时, 可以采用板式转换方式。

板的厚度一般很大, 以形成厚板式承台转换层。

它的下层柱网可以灵活布置, 不必严格与上层结构对齐,但板很厚, 自重很大, 材料用量很多。

且计算复杂, 厚板的受力分析很难明确。

3、箱式转换层当需要从上层向更大跨度的下层进行转换时, 若采用梁式或板式转换层已不能解决问题, 这种情况下, 可以采用箱式转换层。

它很像箱形基础, 也可看成是由上、下层较厚的楼板与单向托梁、双向托梁共同组成, 具有很大的整体空间刚度, 能够胜任较大跨度、较大空间、较大荷载的转换。

4、桁架式转换层这种形式的转换层受力合理明确, 构造简单, 自重较轻, 材料节省, 能适应较大跨度的转换, 虽比箱式转换层的整体空间刚度相对较小, 但比箱式转换层少占空间。

谈谈高层建筑中的转换层结构设计的相关要点发表时间：2018-08-22T11:03:23.093Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第6期作者：周小燕[导读] 从根本上保障转换层结构设计的合理性、科学性。

摘要：随着现代高层建筑综合化、多功能化发展，在同一竖直直线上，不同的楼层开始有不同的用途。

高层建筑转换层结构设计作为当代建筑设计的重要内容，必须根据高层建筑转换层结构布置、要求，再结合抗震设计以及配合比原则，从根本上保障转换层结构设计的合理性、科学性。

关键词：高层建筑；转换层；结构设计引言：从力学的角度来分析，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，因此，本文对高层建筑中转换层结构设计的研究有着十分重要的现实意义。

1.转换层结构的定义及其布置原则1.1定义建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换层。

1.2布置原则由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应是下部刚度大，墙体多、柱网密，到上部渐渐减少墙、柱的数量，以扩大柱网。

这样，结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。

因此，为满足建筑功能的要求，结构必须进行“反常规设计”，即将上部布置小空间，下部布置大空间；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，就必须在结构转换的楼层设计水平转换构件，即转换层结构。

2.高层建筑中转换层结构的类型及特点2.1梁式转换层一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。

它是将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系。

当需要纵横向同时转换时，则采用双向梁布置。

梁式转换层的设计和施工均较为简单，传力较为明确，是目前应用最为广泛的转换型式。

建筑结构设计中转换层设计分析摘要：目前在进行建筑主体结构设计时，可供选择类型正在不断增多，设计人员要严格按照项目建设要求，选择正确结构形式，还要对结构性能进行全面检测，确保结构在应用时更加安全稳定。

在对高层建筑物进行结构设计时，可以通过转换层结构应用，满足上下空间使用需求。

因为高层建筑结构设计内容比较繁杂，工作开展难度比较大。

因此设计人员必须积极转变自身工作理念，提高设计方案制作水平，才能满足各方面要求。

本文就建筑结构设计中转换层设计进行相关分析和探讨。

关键词：建筑结构设计；转换层；设计分析在当前时代背景下，建筑行业面临更多发展机遇，在对建筑物进行建设时，已经逐步扩大了施工规模，这也增加了建筑结构设计难度。

设计人员要积极利用新型技术和手段，对建筑结构进行优化设计，才能降低质量问题发生几率。

在对高层和超高层住宅建筑结构进行设计时，设计人员需要通过选择不同类型转换层结构，满足居住人员个性化要求，还要提高结构应用安全系数，确保结构具备更强外界抵抗能力，避免自然灾害问题对主体结构应用产生不良影响[1]。

一、项目概况如图1所示，本项目位于广东省深圳市龙华区大浪街道大浪南路与龙澜大道交汇处的西北侧及东北侧，建设用地面积为8469.3m²，总建筑面积为70,773.74m²，地上规定建筑面积为49,020.0m²，地下二层共设置车库和设备用房以及核六常六人防区等内容，地下一层为设备用房和车库，半地下室主要功能为机械停车库及设备用房，共存在3层地下室，上部3栋住宅塔楼，1栋总建筑面积为21,893.18m²，共45层，建设高度为145.2m。

2栋总面积积为15,063.17m²，共32层，建筑总高度为106.1m。

3栋保障房共建设面积为11,870.0m²，建筑总高度为103.2m，其中涉及到超限建筑为1栋和2栋[2]。

图1 项目设计图二、建筑结构设计中转换层设计措施（一）明确设计原则在对转换层进行优化设计时，设计人员需要遵循共同发展原则，要在满足建筑物功能需求基础上，对转换层进行针对性设计。

浅析高层转换层结构设计摘要：本文从高层建筑转换层的布置、抗震设计和转换层上下结构刚度比等三个方面探讨了高层建筑转换层结构设计要点，在此基础上提出了若干注意事项，以期保证高层转换层结构设计的合理性。

关键词：高层建筑；转换层；结构设计abstract: this article from the high building conversion layers of layout, seismic design and conversion layers structure stiffness ratio and three aspects high-rise building conversion layers structure design points, based on this, advances some matters needing attention, so as to ensure top conversion layers the rationality of the structure design.keywords: high building; conversion layers; structure design中图分类号：[tu208.3]文献标识码：a 文章编号：现代高层建筑向多功能和综合用途发展，在同一竖直线上，顶部楼层布置住宅、旅馆，中部楼层作办公用房，下部楼层作商店、餐馆和文化娱乐设施。

不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。

建筑要求上部小开间的轴线布置、较多的墙体，中部办公用房要小的和中等大小的室内空间，下部公用部分，则希望有尽可能大的自由灵活空间，柱网要大，墙尽量少。

这种要求与结构的合理、自然布置正好相反，因为结构下部楼层受力很大，即正常应当下部刚度大、墙多、柱网密，到上部逐渐减少。

为了满足建筑功能的要求，结构必须以与常规方式相反进行布置，上部小空间，布置刚度大的剪力墙，下部大空间，布置刚度小的框架柱。

0 引言随着中国经济的快速发展和城镇化进程不断加速，城市商业价值不断提高，提高住宅建筑物底层商业的使用价值及利用率，转换结构使建筑功能更加灵活多变，可以适应各种不同类型的建筑需求。

众多学者以实际案例及理论软件分析，对转换结构取得了一定的研究成果，如文献[1]基于项目特点及不规则项，制定了相应的抗震性能化设计目标与加强措施，并对结构总体抗震性能以及大跨转换钢桁架的抗震性能、关键节点、振动舒适度做了专项分析。

文献[2]通过大量工程实例，对复杂建筑结构竖向荷载传递路径的选取依据和工程实践的总结，得到了竖向荷载两类传递的结构适用跨度与范围。

文献[3]通过SAP2000有限元分析软件模拟框支结构在地震作用下地震反应，得出以下结论：转换层位置提高及等效侧向刚度比过低会造成转换层及其下面一层成为软弱层概率增大；对于高位转换应重视转换层及其下面一层的刚度保证，结构等效侧向刚度比应接近1.0；短肢剪力墙设置比例增大，能有效降低转换层位置处侧向刚度突变；高位转换时应尽量避免结构出现短肢剪力墙过多情况。

在实际应用中，转换结构已被广泛应用于众多建筑项目中，取得了良好的效果和应用价值。

本文将结合实际案例介绍转换结构在结构设计中的基本原则和步骤。

1 工程概况本工程位于兰州市城关区，采用部分框支剪力墙结构，为B 级高度的超限高层建筑，地上29层，房屋高度为89.1m，地上主要建筑使用功能为：一、二层为商业，三层以上层为住宅，通过在商业和住宅之间设置转换层实现建筑功能的需求，首层层高4.5m，二层为框支层层高为5.4m，11～12层层高为3.1m，标准层层高为2.9m。

建筑抗震设防类别为丙类，结构设计工作年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，抗震设防烈度为8度，地震基本加速度为0.20g，地震分组第三组，场地类别为Ⅱ类，特征周期多遇地震0.45s，罕遇地震0.50s。

基本风压为0.30kN/m 2，承载力计算时1.1倍，地面粗糙度为C 类。

高层建筑转换层结构设计与施工摘要：现代高层建筑空间功能朝着体形复杂、功能多样发展的趋势，为适应这一功能的运用，高层建筑结构需设置上部小空间、下部大空间功能的过渡转换层结构。

因此，对高层建筑转换层结构设计与施工的研究，是确保整栋高层建筑质量、提高抗震强度、减少经济投资具有重大的现实意义。

关键词：高层建筑；转换层；设计；施工高层建筑转换层结构的设计与施工阶段对整栋楼层起着至关重要的环节，所以，控制好高层建筑转换层结构在设计时的注意事项与施工中常出现的问题，及时提出措施加以解决就显得尤为重要。

1、高层建筑转换层结构简析为满足高层建筑结构将上部布置小空间，刚度大的剪力墙，下部布置大空间、刚度小的框架柱而专门在楼层拦腰一层设置的一种转换结构构件。

一般随建筑结构的多样性呈现多种形式，有的是非曲直转换板形式，实心的厚板结构，里面不能住人；有的是转换梁结构，可以安装设备或住人，其高度限定在2.2m以下，以减少占用规划指标。

转换层的结构形式，一般分为：斜杆桁架式、梁式、空腹桁架式、箱形和板式。

其中较为常用的结构形式为梁―柱体系。

其主要特点表现在，转换层结构构件承受巨大的竖向荷载内力很大；跨度通常是上部结构跨度的数倍；连续施工强度大、过程复杂；其结构的分析和设计与常规结构不同。

2、高层建筑转换层设计探讨2.1设计原则转换层结构在设计时，必须满足建筑物经济、质量、安全、抗震性要求的前提下考虑，选择具有明确传力路径的转换层结构型式，做到转换刚度宜小不宜大，减少竖向结构的转换构件，增加直接落地的竖向构件，从而增加抗震力度等。

2. 2转换层结构形式选择原则2.2.1梁式转换层梁式转换层的传力直接、明确，传力途径清楚。

跨度较大且承托层数较多时，采用较大的截面高度为1. 6~4. 0 m。

跨度较小及承托层数少时，采用0. 9~1. 4 m较小的截面高度。

施工方便且构造简单，工作可靠，转换梁受力性能好，结构计算也相对容易，很多情况下混凝土用量可高出板式转换层混凝土用量的几倍。