高层建筑受力特点范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑受力特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1 短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

这种结构型式的特点是：

1.1 结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；

1.2 墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；

1.3 能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单；

1.4 连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；

1.5 根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。

对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。

在进行以上分析后，这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。

1.5.1 由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防；

1.5.2 短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率；

1.5.3 高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢；

1.5.4 各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心；

1.5.5 高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。

2 异形柱结构

异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

这种结构的特点是：

2.1 由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异；

2.2 对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h

2.3 异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；

2.4 特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。

在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题：

2.4.1 异形框架的计算

由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框――剪，框――筒结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。

2.4.2 轴压比控制

对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。

在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。

当高层建筑的高度进一步加大时，其水平力的影响会愈来愈显著，对结构的延性要求也愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异，因而，轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁，在结构计算中，柱的纵筋与箍面的直径还没有设定，因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。

2.4.3 配筋构造

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关键字：高层建筑;转换层的设计;运用初探

Abstract: With the development of China's sustained and rapid economic development, people on the requirements of high-rise buildings tend to be diversified, integrated and comprehensive. So, building structure with transfer story born, and in recent years has been widely used.

Key words: high-rise building conversion layer; design; application

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：

1.转换层的概念、结构特性和设计原则

1.1概念。

在恒载作用下，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。

1.2结构特性

高层建筑转换层按照结构型式来分类主要有以下几种：梁—柱体系、桁架体系、墙梁体系、厚板转换体系等，其中以梁—柱体系最为常用。如：建筑上、下部分之间结构类型的转换，此类建筑上部和下部采用的结构形式不同；或建筑上、下部分之间的柱网尺寸不同，这种建筑虽然上下部分的结构类型相同，但通常需要通过转换层，扩大其下部结构的柱距，以形成大柱网。同时具备转换结构和扩大轴线尺寸的混合形式。梁式转换层具有传力清晰，受力简单明确，构造简单、易于施工，同时相对其他转换层，更具合理的经济性。

1.3设计原则

梁式转换层因竖向刚度的突变形而成薄弱层，对整个结构的抗震不利，故采用转换层结构设计时应遵循以下原则：尽可能减少需要转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换构件越少，转换层造成的刚度突变相对变小，对结构抗震有利，转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高，同时尽可能对称设置转换竖向构件并且尽量让建筑沿高度的变化的同时刚度均匀变化。优化转换层结构，在满足建筑物安全和经济要求的前提下，转换刚度宜小不宜大。

2.转换层的受力特点

2.1梁的共同受力特性

转换梁主要承受竖向荷载作用,其受力特点主要在竖向荷载作用下的受力。实际测量,转换梁有与其承托的上层结构共同受力的特性，转换梁上面的墙体开洞对其内力结果有很大的影响。对托墙型梁式转换层而言，共同受力的墙体层数与转换层的跨度有直接关系。协同受力的显著表现在于转换梁上部结构各楼层梁上的弯矩趋于均匀，轴力的分布则是底层转换梁出现最大拉力，设计中考虑转换梁与上部框架梁共同受力时，转换梁上部框架可作为空腹桁架。

2.2转换梁受力分析

2.2.1转换梁与上部结构整体弯曲变形。

如上所述,转换层与上部结构有共同受力的特点，对托墙情况，转换梁处于整体弯曲的受拉翼缘，若单独考虑转换梁，其所受的弯矩由于剪力墙的共同受力能力将降低。同时，由于处于受拉翼缘，应力积分后转换梁中就会出现轴向拉力。这种整体弯曲会随着上部墙肢长度变短而作用范围快速缩小，当上部墙体为小墙肢时，或对托柱型转换梁，这种影响只限于小墙肢或柱下较小的范围内。

2.2.2转换梁上局部区域传力拱的作用。

由于竖向传力拱作用，使得上部墙体上的竖向荷载传到转换梁时，很大一部分荷载将变成斜向荷载作用于梁上,如果将这斜向荷载分解为垂直和水平等效荷载形式，则垂直荷载作用下的弯矩肯定要小于不考虑墙体作用，那水平分力作用，就形成了转换梁跨中一定区域受轴向拉力而支座区域受轴向压力的现象。转换梁的最终受力状态是由上述两个因素综合作用的结果，可以简单解释为：转换梁的轴力由于拱的卸载作用，是由拱以上竖向力沿拱切向分量引起，其值大小与拱高、荷载层数有关；由于转换梁与其上部结构共同受力，实际引起转换梁正负弯矩的荷载来自于传力拱以下部分，即转换梁与传力拱中间部分的竖向力全部，和拱上部分竖向力的径向分量，当然其值取决于转换梁跨度及层数。

3.高层建筑转换层结构设计应注意的问题

3.1转换层结构布置

据相关研究已经显示，在底部的转换层中，如果其位置越高，它的上下高度的突变就会越大，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及简体就容易出现裂缝现象，框架的支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。所以说，转换层的位置如果是过于高，就会对抗震产生不利的影响。

3.2转换层竖向布置

转换结构可以根据结构的传力以及建筑的功能其需要，沿着高层的建筑方向灵活布置，也可以符合建筑功能要求的基础上，能够在楼层的局部来设置转换层，而且自身的空间可以作为一种技术设备层，也可以作为一种正常的使用层，但是前提是要保证转换层的刚度，这样来防止刚度的过分悬殊。此外，在一些商业建筑中，如果是一种大底盘的多塔楼，对于塔楼的转换层来说，就应该将其设置在裙房中的屋面层，而且要加大屋面梁的尺寸以及厚度等，以防止其中间会出现一种刚度太小的楼层，进一步将震害减小。对于一些框支剪力墙的高层建筑中，在转换层位置的设置方面，7度区应该不应高于第五层，8度区域不应高于第三层，如果转换层的位置与上述的规定不相符合，那么就应该要采取相应的措施来予以应对。

3.3转换层抗震设计

具有转换层的一些高层设计，因为其设置了转换层，沿着建筑物高度方向的刚度均匀性可能会受到一些影响甚至是破坏，转换层结构的竖向承载力因为其不连续墙柱的突变，这样就导致了传力路线的曲折、应力集中、以及变形集中，所以，在抗震方面，转换结构的性能相对较差。框支剪力墙其转换层的位置如果是设置在第三层以上，那么框支柱以及剪力墙其底部的抗震等级要提高一级，如果已经是特一级就不再需要将其提高，而对于底部的框架来说，如果其为密柱框架，其抗震等级就不用再提高。转换层其构件在水平地震作用下的内力要将其调整，如果是八度的抗震设计，就要对竖向地震的影响需要考虑。

3.4转换层楼板设计

转换层将框支剪力墙分成上下两部分，对于这两者来说，其受力情况是有一定差距的，在上部的楼层中，因为外荷载而产生的水平力，有自己的分配原则，它是根据剪力墙的刚度来进行的。在下部楼层中，框支柱的刚度与落地的剪力墙的刚度也是不同的，后者承担着水平剪力，也就是说，在转换层处荷载的分配不是很均匀。转换层其楼板具有比较重要的任务，比如说上下部分的一些剪力重分配就是由它负责，转换楼板其自身的变形大、受力大，应该要保持足够的刚度来完成对于自己任务的支撑。

4.结束语

总之，在高层建筑转换层设计中，须根据工程本身特点和验算中受力状态的不明确等因素，选择科学合理的结构设计方案，确保方案设计的全面性、科学性，减少施工的风险和难度，保证建筑的安全使用。

参考文献：

1.赵西安.高层建筑转换层结构设计及工程实例[R] 中国建筑科学研究院建筑结构研究所 2000 （3）

2.唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M] 中国建筑工业出版社 2004

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关键词：高层建筑；转换层设计；设计原则；要点

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

自我国入世以来，实行的改革政策略见成效，随着我国的综合国力不断增强，经济实力不断增长，在高层建筑上采用高科技技术的同时，也带动了其他行业的发展，比如在建筑材料和钢铁的用材上，促使这些企业迅速发展。高层建筑业的发展情况，是这个城市经济发展的重要标志之一，代表着这个国家城市中的经济发展水平，资源配置形式，科技技术的应用效果等。下面就现在高层建筑中存在的一些关键性问题进行透析，找到解决方案，为建筑业的发展添砖加瓦。

一、高层建筑转换层设计要点

（一）高层建筑的转换层结构分布

高层建筑设计中考虑的因素相当之多，结构框架的转换层的选择也是很有讲究的，高层建筑主要包含的关键因素有梁、桁架、箱形结构、空腹桁架、厚板、斜撑这些重要的构件做支撑，根据具体的工程建筑情况进行合理的设计，确保建筑的转换构架安全适用。

首先，在对高层建筑框架的初步选择上，首先要考虑的是他是否具备软件的功能，通过验证，在进行科学的设计简图为其做进一步的合理选定，根据以上的逻辑安排，通过严谨的计算，将设计的模型和软件中的物理学中的力学的相关知识点应用进来，尽可能的与设计方案达成一致；

其次，在对高层建筑转换层的局部设计分析中，最重要的一点就是转换层是否具备负荷功能，并对其进行适当的分配，尽量与转换层的各个部位相对称，比如在转换层的上下区间进行适当地位移，在受力的墙柱部位进行合理的布局，加强不同装换层之间的楼层结构转换力，采用超厚级的板层进行内外转换，但在局部转换层的构架中最要注意的就是开大洞厚板的不利应力分布。

最后，就是对高层建筑的整个设计结构的分析了，整体决定部分，整体在整个高层建筑中占关键地位，不能急于一时就忘乎所以，忽视转换层最基本的垂直原理，这个是最严重的，另外还要注意转换层结构变形及转换层上下层剪切刚度比对结构的影响。

（二）高层建筑的控制落地剪力墙的间距

高层建筑要考虑的层面不是简单的舒适度这样的问题了，还要考虑抵御自然灾害的能力，我国近几年来地震频繁，受灾情况有目同睹，因此在高层建筑的实际中已把这个情况列为首要追踪的关键性问题，下面就对减免自然灾害带来的问题进行思考，找出解决的策略。

一方面由于地震震感极强，在高层建筑的转换层设计上就要加强抵御震力的能力，对转换层的上下层次要做重新的设计，尽可能的把上下的竖向构架进行重新的分配，对楼板也要进行剪力的重新构造，减弱平面内的受力状况，加强地震剪力的安置，这是至关重要的，不可忽视。具体的高层建筑要对这个因素要有具体的设计方案，例如，某一高层建筑，深受地震灾害的影响，需对其重新的设计，但是由于该高层建筑的表面受力相当之大，致使楼板变了摸样，形状奇异。针对这样的问题，首先要对整体的楼板进行考究，加强楼板的厚度，限制楼板的开洞，让楼板厚度不低于200mm,还有就是对建筑钢筋的要求，钢筋要采用双向的，板角最好加配斜箍。转换层楼面应采用现浇，其砼强度等级要大于C30。3.5保证抗震性能。

另一方面，高层建筑转换层在设置的结构中，要尽量与建筑的高度、刚度、以及方向性保持一致，由于高层建筑的均匀性破坏性极强，在竖向受力构件上常常会出现间断性的和墙现象，引发柱截面变形的事件也不计其数，传递力的途径被堵塞，导致应力集中和变形集中。由此可见，高层建筑的转换层较差对于商住高层建筑没有积极的效果，反倒是加剧了大底层的多楼层的建筑框架，在这个设计中，高层建筑设计者最好在塔楼的转换层部位进行裙房的设置，加强高层建筑的梁柱，加大板截面的尺码，避免因地震而造成的极大伤害。

（三）高层建筑转换层结构的过渡受力以及控制轴压比

1.过度受力

高层建筑转换层的结构设计，不是我们想象的那么简单，在这个过程中，楼层的梁面和柱面分别有两种表现形式，从柱面来看，主要的突出表现有强柱和弱柱，从梁面来看主要由强梁和弱梁。不要轻视这两个构件，它们直接影响着转换层的竖向负载能力以及构架的内力，在高层建筑施工期间，对施工的进度和时间也有一定影响，尤其是在转换层构架与若干层构架同时出现在施工阶段的时候，这个构架的内力变化尤为突出，若不及时采取措施，必会因为施工阶段转换构件的过渡受力而影响高层的进度，造成高层建筑施工延时延工。

2.控制轴压比

高层建筑中转换层还要注意轴压的比率，尽量控制这个比率，我们知道，转换层的支梁和支柱在内交角的位置，有一个突出的应力表现情况，由于深受水平负载以及垂直负载的双重影响，柱子的横截面，柱子的剪力，以及柱子的弯矩在相对条件下较小，所以轴压力的承受力主要受框支柱所支撑，转换层以上的墙体垂直负载和水平负载差不多都能借助板平面内的刚度传递给落地剪力墙，因此要严格控制框支柱的轴压比。例如，在一高层建筑实处，设计的方案是这样的：抗震设计时框支柱的轴压比小于0.6，砼的强度等级高于C20 ，但低于C30，采用螺旋箍围绕框支柱全高密度较小，箍筋直径要不足10，问距不足100rnm，这个设计方案，在真正实行的过程中限制了柱箍筋配箍率，减弱了转换层柱的抗剪能力。因此要切合实际的对高层建筑进行科学的检测，确保万无一失。

二、多功能综合性高层建筑结构体系的特点

高层建筑设计讲求功能的时效性，多功能的综合性高层建筑为人所用，为企业所用，为社会所用，为国家所用甚至为世界所用。不论是在大众商场里，还是在休闲娱乐之地，都需要一款全新的，综合性能极强的高层建筑体系。另外对于一些较小的柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设，应在上、中、上层的各个部分进行多功能的建筑，确保居民方便，服务与群众，造福于社会。多功能的高层建筑具有独特的特点，即方便，快捷，舒适、灵活等。这些特点也造就了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。对高层建筑结构设计提出的新问题，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。

总结：

总而言之，任何事物的都要根据具体的实际的问题出发，根据客观存在的条件，根据高层建筑中的实际问题，依据不同的特点和特征，适当将物理学中的力学因素参考进来，遵循事物发展的规律，尊重自然的情况下，设计出最佳方案。另外，在设计上不要循规蹈矩，打破以往的设计因素，确保方案设计的全面性、科学性，减少高层建筑施工中的风险和难度。

参考文献：

[1] 曲岩岩. 高层建筑梁式转换层结构设计分析[J]. 科技创新导报, 2008(8).

[2] 陈加余,谢加虎,熊智刚. 高层建筑转换层的特点及研究现状[J]. 山西建筑, 2009(14).

[3] 陈明,朱旭飞,何涛,潘春宇. 带转换层的高层建筑结构设计[J]. 沿海企业与科技,2008(11).

[4] 谢晓峰. 高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J]. 广东土木与建筑, 2004(2).

[5] 唐兴荣. 多高层建筑中预应力混凝土桁架转换层结构的试验研究和理论分析 [M]. 1998

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一、超限高层建筑结构类型

1、框架一剪力墙结构

其不仅有框架结构的布置灵活和延性好，也具有剪力墙结构的大刚度和高承载力的特点。框架结构的侧向位移为剪切型，其层间的相对位移下大而上小，而剪力墙结构的侧向位移则为弯曲型，它的层间相对位移则为下小而上大。并通过楼层梁板将两者连在一起，从而使得框架和剪力墙协同受力，一同进行工作。所以，在结构的底部框架的侧移变小，那么在结构上部剪力墙的侧移就变小，其侧移的曲线包含了2种结构的特点，是弯剪型。

2、框架-核心筒体结构

核心筒是通过利用电梯井和楼梯间以及管道井等的墙体，来围成一个封闭的实腹筒体，且框架部分是以核心筒作为中心来向外进行布置，其外框架的柱间距可达到9- 10m，因此，其有空间大而灵活，立面可选性较强以及采光好等优点，是商务建筑和高层公共建筑的理想选择。其封闭的实腹筒体整体性，让其具有非常优异的抗弯与抗扭刚度，可建造的高度达40-50层。且当设有伸臂时，其外框架的抗倾覆矩就会得到增大，从而使其结构的抗侧刚度得以增大，从而减少结构的侧移，这样其建造的高度则可达60-100层。

二、超限高层建筑结构设计要点

1、重点突出水平荷载

超限高层建筑结构设计中，最为重要的内容就是结构荷载设计，而荷载设计又包含两方面内容，分别为水平与竖向荷载。因为超限高层建筑高度基本上都可以确定，因此竖向荷载通常都是确定数值，设计者只要进行简单的计算即可，但是水平荷载则不同，结构特性发生变化，数值就会发生变化，因此水平荷载计算更为复杂，设计人员需要多加留意。

2、重点关注轴向变形问题

超限高层建筑因此高度要高于一般的高层建筑这，因此竖向荷载自然也高于普通高层建筑，柱轴向变形能力也更大，如果不加以考虑，可能连续梁弯矩会发生非常明显的变化，负弯矩值就会相应的降低，相对的跨中正弯矩也变大。不仅如此，预制构件下料长度也会随之发生变化，不能依照原本设计来进行计算。若轴向变形突然出现，设计人员并未加以注意，构件剪力依然依照原有的情况进行计算，很有可能会引起安全问题。

3、对子侧移进行重点控制

超限高层建筑与多层建筑有很大的不同，高度越高，结构在水平与竖向荷载的共同作用下，发生侧移的可能性非常高。如果侧移非常大已经超出建筑结构承载能力，超限高层建筑就会因此发生安全问题。因此侧移数值控制异常重要。

4、结构延性是重点设计内容

超限高层建筑垂直高度非常高，因此其对结构的柔性有着更高的要求。所以要求设计者要对超限高层建筑结构进行设计时，必须满足延性要求，如若出现地震，结构会保持着塑性变形状态，以此防止坍塌事故的出现。正是因为如此，结构延性成为重点设计内容。

三、超限高层建筑结构设计中需要注意的问题

1、地基设计需要注意的问题

多层建筑地基设计非常简单，经验丰富的设计者只要按照基础设计资料进行设计即可，出现问题的可能性并不大。但超限高层建筑却不能如此随便，因为高度非常高，地基承载力要求非常高。因此在进行地基设计之前，施工单位必须预先进行地质勘探，设计人员依据勘探数据报告来设计，以此保证地基承载能力达到超限高层建筑要求。总之，实际设计期间，设计者必须以勘探结构为依据，考虑众多因素，完成基础结构设计工作。

2、抗震设计中需要注意的问题

超限高层建筑抗震设计应该是结构设计重点考虑的问题之一。为了提升超限高层建筑的抗震性，设计人员尽量不要应用框架体系，可以选择应用框架-剪力墙结构，也可以选择应用筒体结构体系。设计者在进行设计时，一定要对实际情况加以了解，根据超限高层建筑的刚度和抗震需求来进行结构体系设计，这样不容易出现设计返工的问题。

3、现浇钢筋混凝土楼板设计需要注意的问题

①从钢筋混凝土的现浇楼板的各种受力体系分析，不管是按哪种设计中对其受力状态的考虑，都是局限于楼板平面上应力的变化以及板平面受剪的变形。即使对板端的嵌固端节点所产生的弯矩进行考虑，也仅仅是对板平面的弯曲或者屈曲所产生的应力进行了考虑。而在对楼板的受力体系进行分析时，对于现浇结构的构件间的在三维空间之中怎样进行内力分配和协调变形，则根本没有进行考虑。

②在进行楼板钢筋的配置设计时，部分的设计者只是按照单向板来进行计算，只是以分离式的负弯矩钢筋来作为支座处的支撑，这种设计方法所计算出来的受力情况和实际的受力情况存在着较大的出入，所以导致混凝土楼面的抗拉能力分布不均，很容易导致局部裂缝的产生，同时由于对于构造配盘及放射筋等重视度不够，所以一些薄弱环节没有加强筋的配置，为质量安全埋下了隐患。

4、连续梁设计需要注意的问题

连续梁按单梁进行设计，此情况大多出现在阳台边梁的设计之中。为了更便于分析结构受力情况，设计者把应为连续梁的梁按照简支梁来设计，使得梁在支座上部的负筋配置过少。从而引起了梁在支座附近上部的受拉区出现竖向上的裂缝，从而导致梁上部拦板处出现竖向的裂缝。若此边梁的长度较长，那么出现的问题将会变得更加严重。

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关键词：高层建筑，结构加固，问题

高层建筑的改造加固有其本身特有的特点，不能简单地套用多层建筑加固改造的方法，而应结合现行的高层建筑设计规范和工程的特点，采用不同的加固方法。本文下面就高层建筑改造加固中的两个问题：构件加固、结构构造，进行一下重点的探讨。

1、构件加固的方法要点

在高层建筑结构的构件加固设计中，最简单的方法是加大截面加固法，但加大截面法有时受各种工程条件的限制，实施起来有一定的难度，因此，应根据构件的受力特点、现行设计、加固规范对构件的构造要求、建筑物现场的施工条件和环境条件综合确定。对轴压比不足的柱，应优先采用加大截面法加固,其次采用外包钢加固和粘钢加固。对底部加强区的剪力墙构件，如果是轴压比或水平配筋严重不足,应采用加大截面法加固,可采用一面或两面加固,加固的高度应至少超过底部加强区一层或超过剪力墙截面不需要加大的楼层一层；对底部加强区截面相差较小的剪力墙及其他部位的剪力墙，则应优先采用粘钢加固。对于梁，如果梁的配筋与原设计配筋相差较大，应优先选用加大截面法加固,具体措施有：如果高度不允许加大，则采用单侧加大、双侧加大。若高度不受限制，则可考虑采用梁底部截面加大。仅跨中配筋不足的梁，还可采用梁底粘钢加固法。仅负筋不足的梁,如果是框架中部节点，楼板又为现浇板，则可考虑梁两侧适当范围内板的作用，在板面粘贴钢板;如果是框架边节点，最好考虑加大截面或梁柱包钢套方法。

2、结构构造的技术要点

2、1改造加固设计中的焊接

在建筑结构的改造加固设计中，钢筋焊接是常用的方法，但现行的国家规范与老规范有较大不同，在高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]中，虽然没有禁止钢筋焊接连接,但在一些重要部位不提倡采用焊接接头，一是焊接速度慢，二是焊接质量受环境及人为因素影响较大，尤其在高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]第6.3.6条中明确规定“框架梁的纵向钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接”，以避免由于焊接引起纵筋的冷脆，造成梁的承载力降低或形成隐患。混凝土结构加固技术规范(CECS25:90)[S]第4.2.4第二款(图4.2.4a)、在王文栋的“混凝土结构构造手册”一书中第15.4.3第四款(图15.4.3a)中，都大量采用了焊接，而这正是高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]第6.3.6条中所明令禁止的。此外文第十三章大量的混凝土结构加固节点中,受力构件新老纵筋之间、原受力纵筋与新增箍筋之间大量采用了焊接连接，这样做是不合适的，尤其是箍筋与受力构件纵筋的焊接,是与高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]第6.3.6条相违背的。在设计的加固工程中，采用将新增箍筋与原构件中箍筋焊接的方法，以避免伤及纵向受力钢筋。

2、2柱加大截面设计中的竖向钢筋处理

在柱截面加大设计中,会经常遇到新加柱的纵筋与钢筋混凝土框架梁相碰的问题,常用的处理方法是在梁上穿孔,将钢筋从梁中穿过(图1(a)),或通过转换结构构件(钢套),将梁上下钢筋分别与转换构件相连,以达到钢筋受力有效传递的目的(图1(b))。图1(a)做法的优点是能使钢筋上下贯通,有利于柱子的受力,但缺点是需要在原有框架梁上打孔,容易伤及框架梁中的受力钢筋。图1(b)做法的优点为不需要在梁上打孔,缺点是要做一个过渡的钢套,对于竖筋较多的柱,钢套的受力和尺寸较大,且这样的钢套施工质量不容易保证,容易形成质量缺陷。本人认为,处理这种问题的较好办法是图1(c)的做法,柱钢筋全部从框架梁两侧绕过,然后采用1B6的坡度内收至设计位置,为满足规范规定的竖筋间距要求,在框架梁上下各增加附加钢筋。该节点做法的优点是钢筋传力直接,避免了图1(a),(b)做法中的缺点,且施工方便。

2、3剪力墙约束边缘构件的加固处理

按照文的要求，钢筋混凝土剪力墙在底部加强区，应设置剪力墙约束边缘构件，这一规定是89系列规范中所没有的，因此，如何处理剪力墙底部加强区的加固问题，是能否保证加固后的底部加强区满足新规范要求的关键所在，也是保证加固后的建筑物在地震作用下能否安全的关键。要正确处理这一问题,就要充分了解文中新增约束边缘构件构件的目的。在高层建筑的底部加强区，当剪力墙的轴压比增大到一定值后，剪力墙的延性大大降低，因此，增加剪力墙约束边缘构件的目的，就是为了增加钢筋混凝土剪力墙边缘构件的横向约束，改善混凝土受压性能,增大延性，避免塑性铰在底部加强区出现，从而提高剪力墙的承载力,增大了剪力墙及整个建筑物的安全性。

所以，本文认为，必须对约束边缘构件及底部加强区受力及构造不满足规范要求的部分进行加固，包括连梁。在具体设计中推荐如图2(a),(b),(c)所示的构造节点。图2(a)用于仅体积配箍率及构造边缘构件长度不足时的加固，图2(b),(c)用于剪力墙增加厚度后约束边缘构件的加固。需要说明的是，在加固节点中，所有螺栓均应采用对穿螺栓，而不应采用膨胀螺栓或化学螺栓，因为剪力墙两侧的膨胀螺栓和化学螺栓由于不连通，对剪力墙起不到应有的约束作用,不符合约束边缘构件设置的本意。如果约束边缘构件范围内纵向受力钢筋与配箍率同时不足，则按图2(d)进行加固,水平钢板与剪力墙之间的缝隙用环氧砂浆填充密实，以保证钢板对混凝土的约束力，而不应采取将竖向钢板带放在水平钢板带外侧的加固形式。

总之，设计和施工人员在进行具体的高层建筑工程加固设计与施工中，应根据原有建筑物的现状，结合抗震鉴定报告的建议，在国家现行规范的框架内，参考有关结构加固规范，选择合理的计算方法和节点构造，以实现经济合理、安全可靠的理想效果。

参考文献

1、赵佩修。高层建筑改造加固设计中的问题探讨[J]，建筑结构，2007年03期

2、刘春。建筑加固改造工程案例分析[N]，建筑书店，2008-4-1

3、常皓。高层建筑主体结构加固技术研究[D]，郑州大学，2010年

4、高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

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关键词：高层建筑；转换层；设计；探讨

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：

1 转换层的概念及设计原则

近年来，高层建筑也迅猛发展，并向着体型复杂、功能多样和内部空间多变的综合性方向发展。转换层结构工程已成为现代高层建筑结构发展的趋向之一。

1.1 定义

一般情况下，位于高层建筑结构的下部受力较大，而上部结构受力相对较小，因此为了保证整个建筑的安全性，必须确保下部结构牢靠，因此通常在下部结构布置的刚度大、墙体多、柱网密，越往上部建造，所需的墙、柱数量都相应减少，从而扩大柱网。导致整体的建筑物出现上部的活动空间远远比下部的活动空间要大，不符合建筑功能对空间的需求。为了实现建筑功能需求，必须打破原有的常规设计，在创新的过程中，就会使用到转换层结构，其功能主要是在结构转换的楼层设计水平转换构件，使得整个建筑符合其使用功能。

1.2 设计原则

因在建筑物中设置转换层可使其竖向刚度发生突变，降低了结构的抗震能力，为了防止这种情况的出现，应遵循以下设计原则：在设置转换层时，应尽量选用直接落地的竖向构件，因为需结构转换的竖向构件能够引起刚度突变，影响结构的抗震能力；另外，应在高层建筑竖向位置较低的地方设置转换层结构，把握宜低不宜高的原则；对转换层结构进行优化，保证选用的换层结构型式具有明确的传力路径，有利于结构分析设计和保证施工量；转换刚度不可过大，在考虑建筑物安全和经济的前提下，坚持宜小不宜大的方法。

2 高层建筑结构转换层的主要特点

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。高层建筑结构转换层具有以下几方面的特点：

2.1 转换结构构件需要承受其上部结构所传下来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载，使得转换结构构件的内力很大，竖向荷载成了控制转换结构构件设计的主要因素。

2.2 转换结构构件通常具有数倍于上部结构的跨度，转换结构构件的竖向挠度成为严格控制的目标。因此为保证转换结构有足够的强度和刚度，致使结构构件的截面尺寸不可避免地高而大。

2.3 结构中由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏，力的传递途径有大的改变，为竖向不规则结构，这决定了转换层结构不能以通常结构来进行分析和设计。

3 结构转换层的工程设计方法

3.1 转换层的竖向布置

带有转换的高层结构可根据其建筑功能和结构传力的路径，可以沿高层建筑的高度方向一处或多处灵活布置；也可根据建筑的使用功能要求，在楼层某些局部布置相应的转换层，可根据自身的特点作为正常使用楼层，也可作技术设备层，在转换层的设计中应确保转换层具有足够的强度和刚度，保证竖向刚度不能过大。如果对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房与塔楼的交接楼面处，并加大楼面转换梁、板的尺寸和厚度，目的是和上下楼层的刚度保持接近，以避免中间出现刚度特别小的楼层，进而地震对高层建筑的危害。若对部分框支剪力墙的高层建筑结构设计是，应特别注意转换层的设置位置，根据《高层建筑抗震设计规范》规定7度区不宜超过第5层，8度区不宜超过第3层。如果转换层位置超过上述规定时，应作专门研究并采取有效措施。

3.2 转换层结构刚度的合理选择

在进行转换层结构设计时，存在着转换层结构刚度合理值的问题。当转换层刚度过大时，一方面引起地震反应和结构竖向刚度的突然增大，使转换层上下层处于更加不利的受力状态，另一方面材料用量增加，结构经济性不合理。当转换层刚度过小时，上部框支部分的竖向构件与其它竖向构件之间可能出现较大的沉降差，从而在上部结构中与该部分竖向构件相连的水平构件中产生明显的次应力，导致其配筋增加。这一点在正交主次转换梁结构中的转换次梁中表现最为突出，此时不仅转换次梁要选用合适的截面尺寸，还要保证转换主梁具有足够的刚度，以减小因转换主梁挠度引起转换次梁的支座沉降而导致上部结构构件产生的次应力。

3.3 转换层楼板

以转换层为界，框支剪力墙被分为上下两部分，且这两者的受力情况是有差异的。上部楼层中，外荷载产生的水平力具有一定的分配原则，是根据各片剪力墙的等效刚度比例来进行的；下部楼层中，框支柱的刚度不同于落地剪力墙间的刚度，水平剪力主要由后者承担，即在转换层处荷载分配不均匀。转换层楼板的任务较重，主要负责完成上下部分剪力重分配，且因转换层楼板自身存在的受力大、变形大特点，必须要有足够的刚度来支撑其任务的完成。

3.4 转换梁设计

在进行转换梁设计时，要特别注意对转换大梁与上部结构共同工作程度的分析，它不仅会影响转换梁的内力大小，还可能改变其受力状态。对于满跨框支剪力墙，考虑完全共同工作的分析与不考虑共同工作的分析结果存在很大的差异，前者的跨中弯矩和支座剪力分别较后者小10%和50%，而支座弯矩则有所增大，轴向拉应力明显增大。规范规定此时转换梁按照轴心受拉构件计算，但研究表明将转换梁看作深梁的受拉翼缘时可以得到更理想的效果。

3.5 抗震性能

由于厚板集中了很大刚度和质量，其在地震作用下反应强烈；板本身受力很大，而且竖向刚度突变，相邻上、下层受很大作用力，容易发生震害；从以往的试验和已设计的工程[5]表明，厚板的上、下相邻层结构出现明显的裂缝和混凝土剥落，板不仅会发生冲切破坏，还可能发生剪切破坏，故板必须三向配筋；o桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充，有利于减轻结构自重，同时转换桁架的抗侧力刚度比转换梁小，也就是说具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变比带转换梁的高层建筑缓和，作为抗震的重要构件，框支梁的受剪很大，应遵循“强剪弱弯”的方针，在纵筋数量较多的背景下，加强箍筋。因此，地震反应要比梁式转换的高层建筑小得多。

4 结束语

在高层建筑转换层设计中，须根据工程本身特点和验算中受力状态的不明确等因素，选择科学合理的设计方案，确保方案设计的全面性、科学性，减少施工的风险和难度。结构设计随着城市建设步伐的加快，高层建筑的功能需求也发生了很大的变化，不再是单一、枯燥和片面的。常见的建筑物结构形式为民用住宅与公共场所通过墙体、柱网进行分开，各自满足自身的使用要求。在这其中运用到了转换层，只有通过转换层才能实现这种结构变化形式的过渡，完成各自的需求功能。本文通过介绍转换层的概念、设计原则及结构形式、受力特点，分析转换层结构构件设计，望能起到抛砖引玉的效果。

参考文献：

[1] 耿丽君.高层建筑转换层结构的设计与施工[J].建材技术与应用.2009，（07）.

[2] 超，王建云.高层结构的转换层及应用探讨[J].国外建材科技.2011，（04）.

[3] 杨京俊，陈海新.高层建筑中转换层结构的影响因素与分析方法[J].山西建筑. 2010，（08）.

[4] 蒋樟泉.高层建筑梁式转换层施工技术探析[J].工程建设与设计.2011，（08）.

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【关键词】高层建筑；钢筋混凝土；梁式转换层；施工技术

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

前言

现在的城市高层建筑正在逐渐呈现出多样化和多用途的基本特征，这些特征也正在赋予高层建筑以更加多样化和更加强大的功能。但是，这一趋势也给高层建筑的结构形式提出了更高要求。高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术便是为了更好的提高高层建筑结构的科学性和实用性应运而生的。经过长期的工程实践和长期的使用反馈，我们认为高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术的优越性是较为突出的。因为，这一技术解决了传统的技术无法解决的问题，实现了高层建筑中上下部结构的竖向连续性。

高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的主要优势和技术特点

2.1高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的优势

高层建筑的施工难度较大，这主要是由于下部结构受力较大引起的。在施工过程中需要引起我们注意的是高层建筑的上部结构受力较小，这就颠覆了常规的建筑物结构模式，给施工带来很多难度，也给工程安全带来很多威胁。经过长期的施工实践发现，在结构中设置转换结构构件可以较好地解决这一问题。转换结构构件所在的楼层就是转换层【1】。

2.2高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的技术特点

上、下层结构类型的适用范围是很广泛的，其突出特点是可以创造较大的内部自由空间。此结构类型的应用范围集中在上部为剪力墙结构和框架剪力墙结构，其结构优势较符合此类结构的实际情况。

上、下层柱网、轴线改变的主要特点是可以形成上、下结构不对齐的布置。这一效果是通过上部楼层剪力墙结构通过转换层轴线错开实现的，也是其优势所在。但是，在轴线发生改变的过程中转换层上、下结构形式没有随之改变，这是此类型的重要特征之一。在高层建筑施工的过程中，钢筋混凝土梁式转换层的施工技术是较为多样化的，需要根据实际工程具体选择。

下图为高层建筑钢筋混凝土梁式转换层相关结构的设置和参数选择。

高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术的流程和要点

3.1钢管支撑和模板工程的施工

钢板支撑和模板工程的施工是重要的基础性阶段，通常选择中 Φ48×3.5 碗扣式脚手钢管搭设排架作为转换结构模板支架，可调支托安放于钢管支撑顶端【2】。在此过程之后需要在钢管上方安装可调支托。这将会直接关系到钢管立柱的承受能力，尤其是轴向力是否能够达到相关要求。在施工过程中，模板支架需要承受很大的压力，施工过程必须以保证模板支撑力达标和不会发生坍塌为基本原则，否则将会造成人员伤亡和较大的财产损失。转换结构区域的边缘应该根据工程实际需要设置框架柱、剪力墙等结构，实践证明这些结构将会分担一部分荷载，起到较好的保护作用。

3.2科学选择合适的材料

梁内钢筋密集是转换层结构的特征之一，因此材料的选择应该适应其这一特点。通常情况下混凝土粗骨料最大粒径严格控制在 20mm 以下【3】。如果混凝土粗骨料的粒径超过或者达不到这一标准将会引起强度降低，给工程施工埋下隐患。在进行各种材料的拌合时应该使用合理的比例进行调配，做到均匀合理。

3.3混凝土泵送以及施工要求

混凝土的浇筑质量关系到工程整体施工质量，应该引起足够重视。模板内的杂物必须清理干净，这是保证混凝土均匀度和凝固质量的关键。。具体操作如下，第二次浇筑之前应该首先做好湿润准备，在其表面适当洒水浇筑厚度通常保持在10-15mm的范围。另外，此过程的重要施工要点为必须对表面浮浆进行彻底清理之后才可以进行浇筑。

每层混凝土的浇筑厚度维持在350mm左右。同时还应该根据不同的气候等具体情况做好每层混过凝土浇筑的时间控制，通常情况下每层间隔的时间不得低于1.5h，以凝固效果合理为终止时间。

混凝土的振动棒选择应该以钢筋净距为基本判断依据。通常情况下，为了保证搅拌的质量和均匀程度选择振动棒移动间距为 400mm 左右，振捣时间为 15~30s【4】，这种设置可以从很大程度上避免混凝土表面裂缝的产生。

3.4各部位连接的施工

高层建筑的混凝土梁式转换层的结构复杂，钢筋的种类繁多，因此其连接方式和施工要点也有所差异。在进行不同部位的连接时应该对其受力情况进行具体分析。第一，在高层建筑混凝土转换层的施工过程中，转换层大梁的主筋所承受的力最大，因此对其连接质量是否过关是关系到整个转换层是否能够发挥作用的关键所在。长期的施工实践证明，在此结构中常常选择冷解压连接的方法进行处理。这是因为冷连接不会由于温度过高对钢筋产生危害，较好的避免了钢筋承载能力。第二，转换层柱钢筋、剪力墙竖向分布筋采用电渣压力焊。第三，转换层主梁腰筋及箍筋、联系梁主筋、板钢筋一般采用闪光焊接【5】。另外，在高层建筑混凝土转换层结构中还存在一些受力较弱的部位，常常采用绑扎连接。

结语

高层建筑的建筑规模正在不断扩大，其施工难点也是有目共睹。为了更好的保证高层建筑的施工效益和使用质量，我们应该深入研究高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的技术要点，把握其施工难点，精确的把握每道施工工序的基本原则，在此基础上进行合理施工。从施工的各个阶段出发，综合考虑各种因素，尽可能的提高施工质量，降低风险发生率，保证高层建筑的使用安全。

【参考文献】

［1］龙永强. 钢筋混凝土梁式转换层施工技术初探［J］.科技与企业，2012，(01).

［2］张哲维. 高层建筑的梁式转换层施工技术之我见［J］.民营科技,2012，(02).

［3］窦键. 高层建筑钢筋混凝土梁式转换层的施工技术［J］.科技创新与应用,2012，(04).

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关键词：高层建筑；转换层；设计；分析

Abstract: The author described the structural requirements of the structural system of steel truss transfer layer high-rise construction, engineering instance, the determination of structure selection for peer reference.Keywords: high-rise buildings; conversion layer; design; analysis

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大，受力复杂等特点，这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件，它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。

1 带钢桁架转换层高层建筑结构的构造要求

带桁架转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3 层及 3 层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60％。

将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。

带桁架转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能够满足工程抗震的要求。转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋，每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于 0.25％，且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。

2 带钢桁架转换层商层建筑结构实例分析

对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。各方面的影响因素较多，导致结构受力情况比较复杂，对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义，可为实际工程的设计与施工提供理论依据。因此，通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析，认识钢桁架转换层的受力特点。以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点，使其承担较多的荷载作用。以调整端部混凝土结构的受力，减少混凝土结构的荷载作用，使整个结构体系的受力更为合理。下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点，某高层建筑为地上 24，层，地下 2 层，总建筑面积 72788㎡，其中地上 58300㎡，地下 14488㎡。平面长 92.1M，宽 49M。结构檐口标高为 108.80m，中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。

2.1 梁式转换与精架转换的比较确定

与最为常见的转换结构形式粱式转换相比，本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大，采用梁式的转换结构，转换梁的截面必然很大，一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点；另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。发生突变，对结构的整体抗震性能不利。因此，需要另一种形式的转换构件来解决这个问题，而转换桁架具有传力明确，传力途径清楚,虽构造和施工复杂，但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，可以充分利用该转换层的建筑空间，而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于减轻结构的自重；转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小，也就是说。具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多，由此可见，在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的，而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30％。将是一个较为合理正确的选择。

2.2 转换桁架的具体形式的确定

在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后，设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。根据前面的论述，转换桁架的结构形式有多种，但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况，采用何种最合理的结构形式，则必须加以比较分析后方可确定。

a.单层转换桁架与双层转换桁架的确定

采用精架结构作为高层建筑的转换构件时，一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。对于本项目，转换桁架位于结构的边缘，建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小，希望桁架仅在中庭设置，即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。在本例中各层的层高情况分别是：底层：6.44ml，二层：4.80m,三层以上：4.00mt,而结构的柱距为 9.0m，若仅取 4.00m 为桁架高度时，在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450～550 之间。若取建筑的两层层高即 8.00m 为转换桁架的高度，则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点，使桁架的结构形式趋于简单。

b.空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定

作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式：空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。作为一种相对独立的结构形式，无论采用何种结构形式。应该说都是可以实现的。对于建筑师来说，空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。当然是首选，当然，采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式，结构上可以使桁架的构造节点趋于简单，在建筑师看来，也可以接受。

c.单跨桁架与多跨桁架的确定

在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后，结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则，框架柱中的内力相对越大，则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。而在模型计算中同样可以发现，Z2 的内力较大。而作为相邻的柱 z1 的内力则相对较小，尚有较大潜力。

综上所述，采用将转换桁架向外延伸一跨的做法，可以使本次工程的转换桁架各构件的内力分布更为合理，也即是说，采用向外延伸一跨转换桁架的结构形式在本次工程中是较为合理的选择。

3 转换层高层建筑结构的抗震设计

抗震设计时，高位转换对结构受力十分不利。计算分析说明，在水平地震作用下，倾覆力矩分布曲线在转换层处呈现转折，转换层下部是以剪力墙为主的框架—剪力墙结构，落地剪力墙所分配的倾覆力矩由转换层往下递增较快，而支撑框架的倾覆力矩递增很少。另外，转换层处，框支剪力墙的大量剪力通过楼板传递给落地剪力墙，这也是倾覆力矩曲线呈现转折的原因。当转换层位置较高时，剪力分配和传力途径亦发生急剧的突变，落地剪力墙更容易产生裂缝，框支剪力墙在转换层上部的墙体所受内力很大，易于破坏，转换层下部的支承框架更易于屈服，从而容易形成几个薄弱层。因此，为保证设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级采用，已经为特一级时不再提高，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架—核心筒结构和为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级不必提高。

底部带转换层的高层建筑在我国已大量建造，但至今未经受到大地震的考验。其转换层上部楼层的部分竖向构件不能连续贯通至下部楼层，因此，转换层是薄弱楼层，其地震剪力需乘以1.15 的增大系数。设计中不要误认为只要楼层侧向刚度满足要求，该楼层就不是薄弱层。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大；8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。转换构件的竖向地震作用，可采用反应谱方法或动力时程分析方法计算：作为近似考虑，也可将转换构件在重力荷载标准作用下的内力乘以增大系数1.1。框支柱的内力增大幅度比较高；转换层位置在3 层及 3 层以上的结构对抗震更为不利，其内力增大幅度也适当提高。高层建筑转换层结构是一种受力复杂的不利抗震的高层建筑结构，抗震设防烈度9度（0.4g） 时不应采用。带转换层高层建筑结构的抗震设计可根据设防烈度、结构类型、构件种类和房屋高度，采用相应抗震等级进行相应的计算和采取相应的构造措施。

4 结束语

本文对钢桁架转换层高层建筑结构体系进行了归纳，在此基础上，通过对一钢桁架转换层高层建筑结构体系的工程实例分析，得到了以下结论：在大跨度、大荷载条件下应用桁架转换结构将比采用梁式转换更合理，且可以节约混凝土用量近 30％，用钢量可节约20％。在采用桁架结构作为工程的转换构件时，带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力较为接近，可以取得较为一致美观而又经济的截面，而不带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力差别较大，最大将达40％左右。

参考文献：

[1] 茅於平，尤亚平．高层建筑形柱式结构转换[J]．建筑科学，2011，17（1）：P38-41

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关键词：梁式转换层；高层建筑；结构设计

近年来随着我国社会经济持续不断的发展，人们的生活质量及水平也随之得到了极大程度的提升与发展。进而，对相关建筑物的结构设计及要求也在不断地增加，以此来更好地满足人们在日常生活中对停车及购物等方面的要求。基于此，很多的高层建筑采用了梁式转换层的结构来进行设计与规划，进而提升了整个高层建筑的实用性，为人们的生活提供了更多的便捷。

1高层建筑梁式转换层设计概述

1.1梁式转换层结构设计特点

就当前我国高层建筑中应用梁式转换层的效果来看，通过应用梁式转换层能够促使高层建筑的上下荷载力保持在一个平衡的状态之中，进而能够有效地避免由于结构发生形变而导致受力不均匀的现象，进而增加了整个结构的稳定性。此外，在设计建筑的过程中，通过在梁式转换层中增设一些管道、通道等线路能够提升整个高层建筑多功能性，为其中的用户提供暖气、水电等相关的保障措施。但是，目前我国带有国内转换层的高层建筑大多采用的都是上部剪力墙、下部框架式的结构，其框架式剪力墙的结构如图1所示。这种形式的设计还需要通过应用相关的转换构建来对高层建筑的结构内力进行重新的分配，进而来调整高层建筑的内部应力，防止其发生形变。

1.2高层建筑梁式转换层的构造特点

在高层建筑的设计过程中，转换层的应用十分普遍，其中的建筑构造形式也存在着多样性的变化，具体如图2所示。目前，在我国高层建筑转换层的设计中，梁式转换层的应用最多，板式转换层以及箱型转换层等的应用次数较低。梁式转换层由于尺寸较大、结构设计简单、便于施工等特点，在实际的建设设计当中的应用十分广泛。此外，梁式转换层在高层建筑设计应用中还有性能稳定、工程造价核算便捷以及经济效益较高等有利的特点。

1.3高层建筑梁式转换层受力特点

梁式转换层在高层建筑应用过程中主要是维持高层建筑内部稳定，使其能够受力均匀，通过上部密集小空间的竖向载荷传递到下部稀疏的大空间中。但是由于高层建筑的结构设计通常都比较复杂，所具有的功能也具有多样化的特性，从而会造成内部荷载在竖向传递的过程中出现中断的问题，进而造成建筑整体刚度发生突变的现象。这种建筑的形式在发生地震时，很容易由于下部结构的稀疏而发生坍塌及变形的事件。因此，在对高层建筑进行转换层设计时，需要针对受力均衡问题展开有效的分析与解决，由此来避免建筑结构被破坏的事故发生，尽可能地减少相关财产的损失。

2梁式转换层的高层建筑结构设计案例

2.1工程概况

A市某高层建筑，有地下1层，地上22层，总建筑面积为25840m2。其中的1-4层为商业用房，1层的层高为5m，2-4层的层高为4m，采用框架简体结构。5-20层均为住宅层，层高为3m，采用的是剪力墙简体结构。21-22层分别是电梯的机房以及屋面水箱，层高为3m。针对这种情况，需要在整栋建筑物中的4-5层之间设置一个结构转换层，同时存放相关的操作设备。其楼层结构平面设置的情况如图3所示。

2.2楼层转换方案

在对这个高层建筑进行楼层结构转换的时候，所采用的转换层的结构形式为梁式、板式、箱式等多种形式。由于这些转换层能够形成一个较大的空间，进而完成结构类型以及轴线的转变。其中的梁式转换层对相关的受力结构比较明确，从而在设计及施工过程中的操作比较便捷，应用的范围较为广泛。因此，在本工程的施工过程中采用梁式转换层的方式，其转换层的高度为2.5m，转换梁上、下两端与楼板相连，上层楼板厚度为20cm，下层楼板的厚度为300cm。转换梁承托上部的剪力墙，且所使用的混凝土强度为C40。

2.3整体结构分析

在高层建筑梁式转换层中所使用的转化梁本身是杆件，能够直接地按照梁单元进行相关的分析与设计，同时，梁的轴线位于转换层的上层楼板处，在整体结构中需要通过对上下层的刚度进行比较来确定适当的力度，防止竖向刚度的变化而形成薄弱层。据此，转换层的下层柱子截面尺寸可以设置为110cm×110cm，剪力墙的厚度为50cm，混凝土的强度等级为C45。同时，转换层上层的剪力墙的厚度为35cm，混凝土的强度等级为C45。

2.4转换梁设计

在高层建筑中，转换梁承托上部剪力墙，受力较大，也是保障整个结构安全性的关键性因素。转换梁的跨度大约在9m左右，截面的高度为2.5m。但是由于我国在混凝土设计规范中没有明确地给出承载力计算的方法，进而对此进行了两种连续短梁的试验研究。

2.4.1试验结果

本试验中所采用的转换梁为转换梁1/5的缩尺模型，其截面尺寸及配筋的形式如图4所示。通过经过相关试验可知：该转换梁的正截面平均应变符合平截面的建设。斜裂缝在加载点与中支座的内剪跨区的梁腹中部出现，属于剪斜裂缝，并通过长时间的发展成为临界斜裂缝。底部的纵筋和顶部的纵筋会顺着梁的方向来分散相应的应力，因而在斜裂缝出现之前，需要与弯矩图保持一致性，而在斜裂缝出现之后则与弯矩图产生明显的差距，由此就说明了转换梁内的应力发生了较大程度的变化。此外，在转化梁的底部纵筋处于受拉状态中，顶部纵筋的内剪跨内也随之处于一种受拉状态。当试验受到破坏时，内剪跨区段之内，临界斜裂缝的箍筋会受到一定的拉力，剪压区内的混凝土压疏。当穿越斜裂缝的箍筋应力变化为原来的应力的53%时，剪压区内的混凝土中就没有压疏现象。

2.4.2相关构造要求

依据相关的试验结果，为了保证梁式转换层中的转换梁在斜裂缝出现后能够起到纵筋拉杆的效果，其底部纵筋不能够在跨内形成弯折或者是截断的现象，需要将整个纵筋全部地伸入到支座中，并使用相关的可靠锚进行固定。同时，转换层的顶部纵筋在跨中不能够较早地被折断，最好进行通长布置。由于转换梁的横截面尺寸较大，因此需要依据梁高来配置一定数量的水平腹筋。由此，就能够承受到一定的受剪承载力，进而对整个裂缝的发展情况有一个抑制的作用，能够有效地减少相关温度以及混凝土收缩对整个工程的影响力。

2.5转换层抗震设计

在进行转换层结构设计的时候，由于有转换层的存在，致使高层建筑物在高度方向上的刚度均匀性会受到较大的影响，进而造成承载力构件与墙、柱截面产生突变，线路发生曲折的现象等等，因此，转换结构需要较大的抗震性能。基于此，需要在该建筑物3层及以上的部分都设置部分框支剪力墙结构的转换层。同时，相关构架的抗震等级还需要依照国家相关的标准进行。此外，还需要配备相关构件抗震性能的构造措施，以此来有效地提升建筑物的抗震等级，增加高层建筑物转换层的抗震效果。

3结语

在高层建筑结构设计的过程中，通过应用梁式转换层能够有效地提升整个工程的项目建设效果，由此来提升整个高层建筑的稳定性。此外，通过应用梁式转换层还能够在相关的成本造价、费图4试验梁截面尺寸及配筋用方面有一定程度的提升。因此，在高层建筑设计的过程中可以通过应用梁式转换层来保证整个建筑工程设计的稳定性，同时还能够对相关设计、施工单位的操作进行有效的控制，从而避免产生相关的问题及困难，最终做到优化高层建筑设计，提升整个工程的结构。

作者:胡建荣 单位:新余市规划设计院

参考文献：

[1]熊进刚，吴晓莉，程文瀼，陈礼建，杨建明.有梁式转换层的高层建筑结构设计与研究[J].工业建筑，2001（6）：33-36.

[2]赵京江.结构设计中梁式转换层设计要点———怡福苑A1幢住宅结构设计体会[J].建筑技术管理，2015（6）：76-78.

[3]熊进刚，李艳.带结构转换层的高层建筑结构设计[J].南昌大学学报：工科版，2002（4）：15-18.

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关键词：高层建筑；转换层；板式；梁式；设计技术；施工要点

1、引言

目前，在高层建筑的施工设计过程中，由于采用不同的转换层形式，高层建筑的底部结构空间增大，实用性和灵活性增强，使转换层形式在国内外高层建筑施工当中得到了广泛的推广和应用。最近几年，国家经济水平的快速提高带动了城市高层建筑群的快速发展，体型复杂、功能齐全、综合服务完善是高层建筑的未来的发展方向，因此与之相适应的转换层结构形式也变得种类繁多。相关统计显示，在建筑功能的设计上，转换层结构在高层建筑中的应用比例达到80%左右。从某个角度讲，转换层施工是高层建筑的“骨骼”，实际施工过程中，不同高层建筑要根据其实际的使用功能和服务特点来进行空间的划分布置，这就需要合适的转换层结构形式将他们之间合理地转换过渡，顺着竖向合并在一起，这是多功能高层建筑结构体系的关键技术。转换层的选择就是这个关键技术的重点，只有通过选择不同的转换层才能实现高层建筑在功能和结构上的需求，而转换层的施工质量直接影响整个高层建筑的结构安全。因此，对不同形式转换层施工技术和要点的研究与分析显得更为重要，对今后高层建筑的设计和施工有很大的指导作用。

1.1、转换层简述

目前的高层建筑多为低层商用，上部住宿的多功能要求，在低层商用要求的大空间与上部住宿要求的多墙多柱的小空间之间，往往需要采用一定的结构形式进行转换处理，即可以通过加设转换层来实现，转换形式（或构件）所在的楼层就称作转换层。下部构成受力较大，上部构成受力较小是高层建筑的主要特点，因此在结构竖向布置原则上刚好和常规建筑相反。为了实现高层建筑功能繁多，服务完善的设计特点，必须通过设置不同转换结构形式，才能实现高层建筑上下结构形式和轴线布置的协调统一。

1.2、转换层分类

根据不同结构的使用功能，转换层可分为上下层结构类型转换、上下层柱网和轴线转换、结构形式和轴线布置同时转换三大类。实际工程使用的转换层结构形式类别也很多，它主要包括板式、梁式、空腹析架式、箱式和柑架式。其中板式和梁式在实际高层建筑中应用较为广泛，所以本文重点介绍这两种转换层形式的施工技术和施工要点。

2、板式转换层

实际施工过程中，当高层建筑上、下柱网和轴线出现较多较大的错位而不能使用梁式转换层过渡时，可以采用板式转换层进行过渡。板式转换层的设计要求板的厚度要很大，这样可以形成厚板式承台转换层。使高层建筑的下层柱网可以灵活巧妙的设计，不必与上层结构对齐。但是板的厚度使转换层的自重增大，材料的用量也会增多。

2.1、板式转换层设计技术

在高层建筑的设计过程中，人们最关心的是板式转换框支剪力墙结构的抗震性能，转换板设置位置就是关键问题。而由于梁式转换框支剪力墙结构在转换层位置设置较高时，会对建筑结构的抗震性能产生不利影响，人们提出了转换层位置较高的框支剪力墙的抗震设计概念，即板式转换层。板式转换层设计最大的优点是可以在转换层以上自由布置结构型式和轴网，特别适用于建筑物上下部轴网交错复杂的情况。但是由于转换板的传力路径不明确，受力状态相对复杂，导致结构分析计算繁冗。鉴于抗剪和抗冲切的需要，转换板厚一般在2m以上，这一方面造成转换层质量和刚度的突变，在地震作用时结构反应效果明显，不利于建筑物抗震；另一方面由于自重和地震作用的增加，下部竖向构件的荷载显著增加，使设计难度加大。

2.2、板式转换层施工要点

根据板式转换层结构的特点，在确定使用板式转换层结构施工方案时应着重考虑以下几个问题：（1）选择合理的模板支撑方案，满足转换层的自重和施工负荷大的要求，然后根据工程实际情况进行模板支撑体系的设计。（2）在大体积转换层（混凝土）施工的过程中，为了防止新浇灌混凝土出现温度裂缝，应采取减小混凝土水化热的防护措施。（3）由于转换层承受的荷载量和跨度较大，钢筋的配备会增加，而且钢筋结构的高度变高，因此为了进行钢筋的合理布置，在施工时应采用一定有利的措施确保钢筋框架的稳定。（4）在预应力混凝土转换层的施工中，由于其跨度和承受的荷载量也很大，预应力所配备的钢筋数量大，因此，合理选择预应力的张拉技术对防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大就显得极为重要。（5）模板支撑系统设置后，考虑到转换结构施工过程的受力状态与使用阶段的异同，应在施工中及时对转换梁（或转换厚度）及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。

3、梁式转换层

梁式转换层的特点是受力明确，这降低了实际设计与施工过程中的难度，使整个施工过程更为简单。目前，上层为剪力墙结构，下层为框架结构的高层建筑中，梁式转换层的使用最为广泛。

3.1、梁式转换层设计技术

梁式转换层施工技术主要包括三个方面：模板和支撑体系、钢筋的连接和绑扎、 大体积混凝土的浇筑。模板工程技术是梁式转换层施工技术的重要构成部分，而技术研究的基本要求是追求最大程度地与现实施工相符合。其中模板工程的设计包括两个大方面：模板装置的设置和装拆设计以及使用和周转设计；模板装置的结构和构造设计。而在高层建筑的实际施工当中，在转换梁的截面上，钢筋错综复杂的布置于大梁上下；使得梁式转换层中钢筋的使用量大、型号繁多。因此准确放样与下料、有效合理的进行钢筋连接和绑扎在梁式转换层施工过程别重要。另外，在转换层结构混凝土施工中主要包括两次浇筑。第一次浇筑的特点是结构整体性好，使钢筋的安装质量得到保证，加快施工速度，但是支模难度大，导致支撑材料用量增加。第二次浇筑的特点是可以充分利用第一层已达到一定强度的混凝土承担浇筑第二层混凝土时的自重，这样支撑用量明显减少；不足之处是可能对结构的整体性有略微影响，处理分层面较为困难，影响施工速度。

3.2、梁式转换层施工要点

从梁式转换层施工技术的3个大方面考虑，在实际施工中主要注意一下几个要点：（1）斜撑的设置。斜撑杆的设置角度均以≤45°角为标准，排距沿柱面竖向为1米，梁底部斜撑杆和梁底部模板的外钢楞相协调，间隔距离为 400毫米，其上部延伸到模板底部与梁度模外钢楞相扣接，并作双扣件抗滑移保险，斜撑杆的下支点主柱面预留的内设定位短筋的凹槽，最下排斜撑杆的下支点为所在楼层的柱根部。所有斜撑杆要尽量与梁下排架的立杆、横杆相扣接（用转向扣件），同时与楼层满堂架连体，以增强斜撑支架的整体性和稳定性。（2）立杆和扫地杆设置。立杆的上端直接与梁底的内楞和外楞分别相扣接（外楞紧贴在内楞下面），从而形成双扣件抗滑移保险。立杆的下端支撑在楼面上铺设的通长木板上设置的钢垫块上。 （3）钢管支撑的设置。支撑体系中，防止钢管直接作用于楼板形成集中荷载的关键是一定要注意检查木楔是否顶紧、钉钉子、防滑动。（4） 钢筋的连接和绑扎。在高层建筑的施工过程中，钢筋的用量和型号在梁式转换层中的使用更大更多，钢筋错综复杂地布置在转换梁截面的上下。在这种情况下，如何准确地放样与下料、有效合理地实施钢筋连接和绑扎就显得尤为重要。主要包括钢筋翻样与下料和各部位钢筋连接方式，其中准确地翻样和下料是保证钢筋顺利施工的前提，而梁式转换层中钢筋的种类繁多，位置不同的钢筋受力状态也不同，因此，各部位应结合实际受力状态、施工难易程度、成本效益等采取不同的连接方式，使钢筋的作用发挥到最合理的优势。（5）混凝土浇筑技术。浇筑量大，速度快是转换梁混凝土浇筑的特点，但是它总的浇筑时间相对较长，这就要考虑温度应力对浇筑的影响，因此，施工过程中要特别注意以下几点：①最好在白天进行混凝土的施工，确保混凝土连续不间断的输送。②混凝土的振捣以机械振捣为主，人工扦插为辅。③浇筑楼板混凝土时，插入式振动器用于转换梁位置的振捣，其他位置都运用平板振动器沿垂直浇筑方向来回振捣，完成全部的浇筑。