建筑物转换层的解析

建筑物转换层的解析

2009-3-6 5:27:45 来源：本站原创..

建筑物某楼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，并通过该大楼层进行结构转换，则该楼层称为结构转换层。

结构转换层的实际应用

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。为此，必须在结构转换的楼层设置转换层，称结构转换层。按结构功能，转换层可分为三类：1．上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架－剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。2．上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层形成较大的入口。3．同时转换结构形式和结构轴线布置。即

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的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。转换层的结构形式：当内部要形成大空间，包括结构类型转变和轴线转变时，可采用梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式转换层；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，如梁式、桁架式、墙式、合柱式和拱式等。目前，国内用得最多的是梁式转换层，它设计和施工简单，受力明确，一般用于底部大空间剪力墙结构。当上下柱网、轴线错开较多，难以用梁直接承托时，可以做成厚板或箱式转换层，但其自重较大，材料耗用较多，计算分析也较复杂。

在我国高层建筑发展的早期阶段，所设计建造的高层建筑大都为单一用途，例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。近年来高层建筑发展迅速，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施，并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑，尤其是在城市主干道两侧，并已成为现代高层建筑的一大趋势。

高层建筑功能综合化的优点：

(1)将各种使用功能的建筑单元集中布置并上下组合在一起，使用上更方便省时，为人们提供良好的生活环境和工作条件，适应现代社会高效率、快节奏生活的需要；

（2）集中紧凑的建筑布置，达到建筑面积最高利用率，相应集中紧

凑的管道线路，有利于节约建设投资及减少能源消耗，也有利于物业管理，节约管理经费；

（3）可减少建筑占地面积，节约土地费用，增加城市的绿化面积。

一、多功能综合性高层建筑结构体系的特点

从建筑使用功能而言，在设计中，通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分，而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，相应地，要求不同的结构形式，如何将他们之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题，需要设置一种称为“转换层”的结构形式，来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换，简单地说，就是上下两层的结构不一样，必需设置一个转换层来“承上启下”。结构上的转换层概念，主要是指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。它在主要满足结构安全功能要求的同时，多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架—剪力墙等结构体系中。

二、转换层的类型及其工程实例

按照不同的结构转换功能，转换层可分为三种类型：

1、高层建筑上层与下层的结构形式不同，通过转换层完成其从上层至下层不同结构形式的变化。

1）工程实例之一—北京南洋饭店。地面以上24层，总高度为85m。第1～4层为框架结构，第6层以上为剪力墙结构，第5层为转换层，剪力墙的托梁高度为4.5m，底层柱最大直径为1.6m；

2）工程实例之二－广东肇庆星湖大酒店，34层，总高度为118.4m，6层以上客房采用剪力墙结构，5层处设置转换大梁，截面尺寸为0.5m×2.5m，转换为下层的框架结构。

2、高层建筑上层与下层的结构形式不变，但通过转换层完成其从上层到下层不同柱网轴线布置的变化。

1）工程实例之一－香港新鸿基中心，51层，总高度为178.6m，筒中筒结构体系。1～4层为大空间商业用房，5层以上为办公楼。外框筒柱距为 2.4m，为解决底层大柱网入口处上、下不同结构柱网轴线的转换，采用截面尺寸为2.0m×5.5米的预应力混凝土大梁，将下层柱距扩大为16.8m和12m；

2）工程实例之二－香港康乐中心，52层，总高度为178.7m，筒中筒结构体系，外筒为薄壁剪力墙筒，墙厚由底部的500mm变化到顶部的150mm，墙上开由圆形的窗洞。在底层入口进行了转换：通过采用截面尺寸为2.2m×3.56m的预应力混凝土大梁作为转换大梁，将外筒全部竖向荷载通过10根外柱传至下部基础。

3、通过转换层同时完成高层建筑上层与下层结构形式与柱网轴线布置的变化。

1）工程实例－香港Harber Road Development大厦。49层，总高度为180m，上层为小柱距框筒结构，通过截面尺寸为1800m(b)×4250m(b)的预应力混凝土大梁的转换，将下层柱距扩大为

9.6m和12m。

三、内部结构采用的转换层结构形式

为实现高层建筑内部上、下层结构形式与柱网的变化，可以用以下的结构转换形式：

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。前述的北京南洋饭店，广东肇庆星湖大酒店都是采用梁式转换层。

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。

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