三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
為實(shí)現(xiàn)高層建筑內(nèi)部上、下層結(jié)構(gòu)形式與柱網(wǎng)的變化，可以用以下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式：
1、梁式轉(zhuǎn)換，由于它受力明確，設(shè)計與施工簡單，一般用于上層為剪力墻結(jié)構(gòu)，下層為框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)縱、橫向同時需要轉(zhuǎn)換時，可采用雙向梁布置的轉(zhuǎn)換方式。前述的北京南洋飯店，廣東肇慶星湖大酒店都是采用梁式轉(zhuǎn)換層。
2、板式轉(zhuǎn)換層當(dāng)上、下柱網(wǎng)、軸線有較大錯位，不便用梁式轉(zhuǎn)換層時，可以采用板式轉(zhuǎn)換方式。板的厚度一般很大，以形成厚板式承臺轉(zhuǎn)換層。它的下層柱網(wǎng)可以靈活布置，不必嚴(yán)格與上層結(jié)構(gòu)對齊，但板很厚，自重很大，材料用量很多。
3、箱式轉(zhuǎn)換層當(dāng)需要從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，若采用梁式或板式轉(zhuǎn)換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉(zhuǎn)換層。它很像箱形基礎(chǔ)，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉(zhuǎn)換。
4、桁架式轉(zhuǎn)換層這種形式的轉(zhuǎn)換層受力合理明確，構(gòu)造簡單，自重較輕，材料節(jié)省，能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換，雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。
5、空腹桁架式轉(zhuǎn)換層這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)相似，但空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉(zhuǎn)換層則具有斜撐竿。空腹桁架式轉(zhuǎn)換層在室內(nèi)空間上比桁架式轉(zhuǎn)換層好，比箱式轉(zhuǎn)換層更好。
四、外圍結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式前
述轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式主要用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的上、下層轉(zhuǎn)換。對于外圍結(jié)構(gòu)，往往由于建筑功能的需要在底部擴(kuò)大柱距，一般采用梁式轉(zhuǎn)換、絎架式轉(zhuǎn)換、墻式轉(zhuǎn)換、間接式轉(zhuǎn)換、合柱式轉(zhuǎn)換、拱式轉(zhuǎn)換。美國紐約世界貿(mào)易中心采用合柱式轉(zhuǎn)換。
以下介紹兩種形式的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換：
1、V形柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換重慶銀星商城，總建筑面積49800m2，地上28層，總高度101.2m，為商住、商貿(mào)綜合樓，1～9層為商場，基本柱網(wǎng)為7.80m×7.80m及7.80m×9.30m,第10層為技術(shù)層及物業(yè)治理，第11～26層為住宅，第27層及第28層為電梯技術(shù)間及水箱間。由于上部住宅的柱網(wǎng)、軸線與下部商場不能完全重合，對前述的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式都不適合該工程的特點(diǎn)，而且材料用量及造價均較高。后來在第9層與第10層利用兩層空間設(shè)置了4根V形柱來完成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。在該設(shè)計中V形柱占據(jù)兩層空間。其斜度為1/5.3，在上面一層為兩肢對稱的斜柱，到下面一層合成為實(shí)腹的倒梯外形，雙斜柱的截面積之和不小于下面倒梯形柱的截面積。在斜柱的頂部用拉梁互相聯(lián)結(jié)，同時在斜柱的外跨框架梁采取加腋措施。采用V形柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換時，該層梁的剪力及彎矩要小的多，同時節(jié)省了材料用量及比較。
2、斜柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換沈陽華利廣場大廈，33層，總高度115m，框架－核心筒結(jié)構(gòu)體系。7層以上用作寫字間、公寓，環(huán)繞圓形核筒設(shè)有16根走廊柱，目的是為了減小呈輻射狀平面布置的主梁的跨度，并相應(yīng)減小層高，然而，在7層以下，這16根環(huán)狀布置的柱對商場的布置是不需要的，應(yīng)予去除，這就構(gòu)成了上、下層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的問題。在設(shè)計中，采用了斜柱雙環(huán)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。將轉(zhuǎn)換層以上16根環(huán)狀平面布置的豎直柱，在兩層樓高范圍內(nèi)，一律向核心筒方向轉(zhuǎn)折，最終予核心筒相交。魚油核心筒內(nèi)設(shè)有電梯、樓梯、管道井、樓板，樓板開洞較多，這16根斜柱內(nèi)力的水平分量主要由核心筒外的圓環(huán)形樓板來承受。在斜柱頂部的樓層梁板出現(xiàn)環(huán)向拉力，在斜柱底靠近核心筒的樓層梁板則出現(xiàn)環(huán)向壓力。于是，相應(yīng)分別在斜柱頂與斜柱底設(shè)置了抗拉環(huán)梁與抗壓環(huán)梁，在設(shè)計中將環(huán)梁、樓板、斜柱頂主環(huán)梁的中心置于同一水平面上。由于斜柱在其與豎柱相交處產(chǎn)生水平分力作用于樓層，對該水平力的處理辦法是設(shè)法在最短的傳力途徑上予以平衡消失。就這點(diǎn)來說，斜柱宜成對稱設(shè)置。如重慶銀星商城大廈。而沈陽華利廣場大廈雖用的是單斜柱，但它對核心筒呈對稱環(huán)狀分布，在斜柱頂部的環(huán)向拉力及斜柱底部的環(huán)向壓力分別由抗拉環(huán)梁與抗壓環(huán)梁來承擔(dān)。斜柱穿越的層數(shù)最少是一層，也可根據(jù)需要穿越2～3層，增多穿越的層數(shù)可使斜柱對樓層的水平分力大為降低。根據(jù)高層綜合樓建筑功能的需要，選擇適宜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不但可以節(jié)省材料用量，而且也可以節(jié)省建造費(fèi)用。同時靈活的將建筑與結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)建筑之美。
為實(shí)現(xiàn)高層建筑內(nèi)部上、下層結(jié)構(gòu)形式與柱網(wǎng)的變化，可以用以下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式：
1、梁式轉(zhuǎn)換，由于它受力明確，設(shè)計與施工簡單，一般用于上層為剪力墻結(jié)構(gòu)，下層為框架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)縱、橫向同時需要轉(zhuǎn)換時，可采用雙向梁布置的轉(zhuǎn)換方式。前述的北京南洋飯店，廣東肇慶星湖大酒店都是采用梁式轉(zhuǎn)換層。
2、板式轉(zhuǎn)換層當(dāng)上、下柱網(wǎng)、軸線有較大錯位，不便用梁式轉(zhuǎn)換層時，可以采用板式轉(zhuǎn)換方式。板的厚度一般很大，以形成厚板式承臺轉(zhuǎn)換層。它的下層柱網(wǎng)可以靈活布置，不必嚴(yán)格與上層結(jié)構(gòu)對齊，但板很厚，自重很大，材料用量很多。
3、箱式轉(zhuǎn)換層當(dāng)需要從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，若采用梁式或板式轉(zhuǎn)換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉(zhuǎn)換層。它很像箱形基礎(chǔ)，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉(zhuǎn)換。
4、桁架式轉(zhuǎn)換層這種形式的轉(zhuǎn)換層受力合理明確，構(gòu)造簡單，自重較輕，材料節(jié)省，能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換，雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。
5、空腹桁架式轉(zhuǎn)換層這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)相似，但空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉(zhuǎn)換層則具有斜撐竿。空腹桁架式轉(zhuǎn)換層在室內(nèi)空間上比桁架式轉(zhuǎn)換層好，比箱式轉(zhuǎn)換層更好。
四、外圍結(jié)構(gòu)采用的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式前
述轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式主要用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的上、下層轉(zhuǎn)換。對于外圍結(jié)構(gòu)，往往由于建筑功能的需要在底部擴(kuò)大柱距，一般采用梁式轉(zhuǎn)換、絎架式轉(zhuǎn)換、墻式轉(zhuǎn)換、間接式轉(zhuǎn)換、合柱式轉(zhuǎn)換、拱式轉(zhuǎn)換。美國紐約世界貿(mào)易中心采用合柱式轉(zhuǎn)換。
以下介紹兩種形式的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換：
1、V形柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換重慶銀星商城，總建筑面積49800m2，地上28層，總高度101.2m，為商住、商貿(mào)綜合樓，1～9層為商場，基本柱網(wǎng)為7.80m×7.80m及7.80m×9.30m,第10層為技術(shù)層及物業(yè)治理，第11～26層為住宅，第27層及第28層為電梯技術(shù)間及水箱間。由于上部住宅的柱網(wǎng)、軸線與下部商場不能完全重合，對前述的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式都不適合該工程的特點(diǎn)，而且材料用量及造價均較高。后來在第9層與第10層利用兩層空間設(shè)置了4根V形柱來完成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。在該設(shè)計中V形柱占據(jù)兩層空間。其斜度為1/5.3，在上面一層為兩肢對稱的斜柱，到下面一層合成為實(shí)腹的倒梯外形，雙斜柱的截面積之和不小于下面倒梯形柱的截面積。在斜柱的頂部用拉梁互相聯(lián)結(jié)，同時在斜柱的外跨框架梁采取加腋措施。采用V形柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換時，該層梁的剪力及彎矩要小的多，同時節(jié)省了材料用量及比較。
2、斜柱式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換沈陽華利廣場大廈，33層，總高度115m，框架－核心筒結(jié)構(gòu)體系。7層以上用作寫字間、公寓，環(huán)繞圓形核筒設(shè)有16根走廊柱，目的是為了減小呈輻射狀平面布置的主梁的跨度，并相應(yīng)減小層高，然而，在7層以下，這16根環(huán)狀布置的柱對商場的布置是不需要的，應(yīng)予去除，這就構(gòu)成了上、下層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的問題。在設(shè)計中，采用了斜柱雙環(huán)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。將轉(zhuǎn)換層以上16根環(huán)狀平面布置的豎直柱，在兩層樓高范圍內(nèi)，一律向核心筒方向轉(zhuǎn)折，最終予核心筒相交。魚油核心筒內(nèi)設(shè)有電梯、樓梯、管道井、樓板，樓板開洞較多，這16根斜柱內(nèi)力的水平分量主要由核心筒外的圓環(huán)形樓板來承受。在斜柱頂部的樓層梁板出現(xiàn)環(huán)向拉力，在斜柱底靠近核心筒的樓層梁板則出現(xiàn)環(huán)向壓力。于是，相應(yīng)分別在斜柱頂與斜柱底設(shè)置了抗拉環(huán)梁與抗壓環(huán)梁，在設(shè)計中將環(huán)梁、樓板、斜柱頂主環(huán)梁的中心置于同一水平面上。由于斜柱在其與豎柱相交處產(chǎn)生水平分力作用于樓層，對該水平力的處理辦法是設(shè)法在最短的傳力途徑上予以平衡消失。就這點(diǎn)來說，斜柱宜成對稱設(shè)置。如重慶銀星商城大廈。而沈陽華利廣場大廈雖用的是單斜柱，但它對核心筒呈對稱環(huán)狀分布，在斜柱頂部的環(huán)向拉力及斜柱底部的環(huán)向壓力分別由抗拉環(huán)梁與抗壓環(huán)梁來承擔(dān)。斜柱穿越的層數(shù)最少是一層，也可根據(jù)需要穿越2～3層，增多穿越的層數(shù)可使斜柱對樓層的水平分力大為降低。根據(jù)高層綜合樓建筑功能的需要，選擇適宜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不但可以節(jié)省材料用量，而且也可以節(jié)省建造費(fèi)用。同時靈活的將建筑與結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)建筑之美。