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【摘 要】近年来，随着我国经济持续快速发展，人们对高层建筑功能要求趋向于多样化、综合化，较为常见的形式是以上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。为满足建筑要求，在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，转换层建筑结构应运而生。本文主要刍议高层建筑结构转换层的设计要点，希望为高层建筑设计方面提供借鉴。
【关键词】高层建筑；结构；转换层；设计
功能多样化的高层建筑物，由于受到多方外部及自身荷载的影响，其应力结构十分复杂。设计时要严格按照相关规范的要求进行，并注重结构的设计内涵，综合考量建筑各个层次空间的使用功能，使建筑物不仅在水平及垂直方向上具有强大的抗震能力，保障建筑物的安全性，并能完美的发挥出使用效果。
一、高层建筑转换层结构设计的类型
在选择转换层结构的时候应该考虑各个建筑的风格、受力情况、外部荷载和使用功能等多个因素的影响，根据各个转换层结构的设计方法进行综合考量。
（一）梁式转换层结构
梁式转换层结构在垂直向外力传递的路径有着其他转换层结构没有的优势，即运用墙（柱）转换梁柱（墙），使得外力传递直接，路径清晰。这样的传力体系不仅施工简单、成本较低，更便于结构内力的计算和分析。因此，梁式转换层结构的使用非常广范，选择梁式转换层的高层建筑约占转换层建筑总量的75%。梁式转换层包括托墙、托柱、加腋型、不加腋型、钢结构型、钢筋混凝土型、钢骨混凝土型等多种类型。转换梁的主要功能是承受垂直向的外力，其设计方法应考虑其应力大小、刚度、强度以及转换层形式等多个因素，具体分析在外力作用下的受力规律。针对各方受力情况可使用有限元分析程序进行逐一精确的分析和计算。
（二）桁架式转换结构
对比梁式转换层，当其承重结构是由榀量相对的较多的钢筋混凝土桁架所组成时，即为桁架式转换结构。在转换层的上层及下层楼的结构层内分别设置上弦杆和下弦杆，并于层间设置腹杆。与梁式转换结构相比，这种结构具有很多优点。桁架的高度较大，下弦杆的截面面积较小，因而占用的空间十分有限。除此以外，结构整体性高，受力路径清晰，结构内力的计算和分析更简易。与箱式结构相比，自重小，不仅能作为设备层还能用作其他用途；外力的承载力高，管道的维护和安装简单方便。桁架的设计原则“强斜腹杆，强节点”，但影响节点荷载状况的因素众多，因而设计有一定的难度。当楼层的高度较小时，斜压的腹杆容易成为超短柱，在地震来时极易成为薄弱的节点，破坏的可能性加大。
（三）厚板厚梁式转换结构
当建筑物上下层的柱网分布不均匀，而轴线分错较为复杂时，托梁直接承托已经没有办法达到效果。这时，应该做成厚度较大的托承板，即为所说的厚板厚梁式转换结构。为了达到预期的效果，这种结构的托板厚度相对较大。这种结构有效地解决了上下层柱网的不对称性。但是这种结构的传力体系不清晰，使得结构在进行内力计算和分析时都有困难。还有因为采用厚板厚梁，所以在柱墙或各个连接部分都有配有一定量的钢筋，应设置暗梁，因此，材料消耗较多。还有转换板由于自身重量大，对于该转换层纵向构件的承载力要求很高，转换板刚度和质量均很大，地震来时会承担很大的地震作用，而且垂直刚度也会因此受到影响。
二、高层建筑转换层的结构布置
转换结构可以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（或是楼层局部布置转换层），且自身的这个空间既可以作为正常使用楼层，也可以作为技术设备层，但应该保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。当建筑物较高柔（如框架-核心筒结构），整体刚度可能不足，在结构竖向的一定部位设置水平刚性楼层（加强层），人为地加强结构的整体弯曲效应，这时转换层可同建筑物的加强层、设备层等统一考虑。对大底层上部为多塔的建筑，塔楼的转换层宜设置在裙楼的屋面层，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。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置，7度区不宜超过第5层；8度区不宜超过第三层。
三、高层建筑转换层的抗震设计
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，因此在高层建筑的实际中已把抗震列为首要追踪的关键性问题。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。
对带转换层的剪力墙结构及带转换层筒体结构这两类转换结构，通过转换层上下层间位移角及内力变化情况的分析，可得出影响其抗震性能的主要因素，分别是：转换层设置高度、转换层上部与下部结构等效刚度比、转换层结构与其上层结构侧向刚度比。对带转换层筒体结构其主要影响因素表现为转换层上部外筒的刚度、转换层设置高度和内筒刚度对转换层位置较高的带转换层的剪力墙结构仅仅控制转换层上、下楼层的侧向刚度比是不够的，还应控制转换层上部与下部结构等效刚度比，转换层上部与下部结构的等效刚度比越大，转换层上下层间位移角及内力突变情况越明显，设计时应当加以控制，使其尽量接近于1，且不大于1.3。带转换层的筒体结构，如转换层上部的外筒为框架，一般情况下不会发生刚度突变，但建立传力途径的变化仍然存在。
四、高层建筑转换层的轴压比控制
高層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100mm，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。
五、结语
总之，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，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）.
【关键词】高层建筑；结构；转换层；设计
功能多样化的高层建筑物，由于受到多方外部及自身荷载的影响，其应力结构十分复杂。设计时要严格按照相关规范的要求进行，并注重结构的设计内涵，综合考量建筑各个层次空间的使用功能，使建筑物不仅在水平及垂直方向上具有强大的抗震能力，保障建筑物的安全性，并能完美的发挥出使用效果。
一、高层建筑转换层结构设计的类型
在选择转换层结构的时候应该考虑各个建筑的风格、受力情况、外部荷载和使用功能等多个因素的影响，根据各个转换层结构的设计方法进行综合考量。
（一）梁式转换层结构
梁式转换层结构在垂直向外力传递的路径有着其他转换层结构没有的优势，即运用墙（柱）转换梁柱（墙），使得外力传递直接，路径清晰。这样的传力体系不仅施工简单、成本较低，更便于结构内力的计算和分析。因此，梁式转换层结构的使用非常广范，选择梁式转换层的高层建筑约占转换层建筑总量的75%。梁式转换层包括托墙、托柱、加腋型、不加腋型、钢结构型、钢筋混凝土型、钢骨混凝土型等多种类型。转换梁的主要功能是承受垂直向的外力，其设计方法应考虑其应力大小、刚度、强度以及转换层形式等多个因素，具体分析在外力作用下的受力规律。针对各方受力情况可使用有限元分析程序进行逐一精确的分析和计算。
（二）桁架式转换结构
对比梁式转换层，当其承重结构是由榀量相对的较多的钢筋混凝土桁架所组成时，即为桁架式转换结构。在转换层的上层及下层楼的结构层内分别设置上弦杆和下弦杆，并于层间设置腹杆。与梁式转换结构相比，这种结构具有很多优点。桁架的高度较大，下弦杆的截面面积较小，因而占用的空间十分有限。除此以外，结构整体性高，受力路径清晰，结构内力的计算和分析更简易。与箱式结构相比，自重小，不仅能作为设备层还能用作其他用途；外力的承载力高，管道的维护和安装简单方便。桁架的设计原则“强斜腹杆，强节点”，但影响节点荷载状况的因素众多，因而设计有一定的难度。当楼层的高度较小时，斜压的腹杆容易成为超短柱，在地震来时极易成为薄弱的节点，破坏的可能性加大。
（三）厚板厚梁式转换结构
当建筑物上下层的柱网分布不均匀，而轴线分错较为复杂时，托梁直接承托已经没有办法达到效果。这时，应该做成厚度较大的托承板，即为所说的厚板厚梁式转换结构。为了达到预期的效果，这种结构的托板厚度相对较大。这种结构有效地解决了上下层柱网的不对称性。但是这种结构的传力体系不清晰，使得结构在进行内力计算和分析时都有困难。还有因为采用厚板厚梁，所以在柱墙或各个连接部分都有配有一定量的钢筋，应设置暗梁，因此，材料消耗较多。还有转换板由于自身重量大，对于该转换层纵向构件的承载力要求很高，转换板刚度和质量均很大，地震来时会承担很大的地震作用，而且垂直刚度也会因此受到影响。
二、高层建筑转换层的结构布置
转换结构可以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（或是楼层局部布置转换层），且自身的这个空间既可以作为正常使用楼层，也可以作为技术设备层，但应该保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。当建筑物较高柔（如框架-核心筒结构），整体刚度可能不足，在结构竖向的一定部位设置水平刚性楼层（加强层），人为地加强结构的整体弯曲效应，这时转换层可同建筑物的加强层、设备层等统一考虑。对大底层上部为多塔的建筑，塔楼的转换层宜设置在裙楼的屋面层，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。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置，7度区不宜超过第5层；8度区不宜超过第三层。
三、高层建筑转换层的抗震设计
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，因此在高层建筑的实际中已把抗震列为首要追踪的关键性问题。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。
对带转换层的剪力墙结构及带转换层筒体结构这两类转换结构，通过转换层上下层间位移角及内力变化情况的分析，可得出影响其抗震性能的主要因素，分别是：转换层设置高度、转换层上部与下部结构等效刚度比、转换层结构与其上层结构侧向刚度比。对带转换层筒体结构其主要影响因素表现为转换层上部外筒的刚度、转换层设置高度和内筒刚度对转换层位置较高的带转换层的剪力墙结构仅仅控制转换层上、下楼层的侧向刚度比是不够的，还应控制转换层上部与下部结构等效刚度比，转换层上部与下部结构的等效刚度比越大，转换层上下层间位移角及内力突变情况越明显，设计时应当加以控制，使其尽量接近于1，且不大于1.3。带转换层的筒体结构，如转换层上部的外筒为框架，一般情况下不会发生刚度突变，但建立传力途径的变化仍然存在。
四、高层建筑转换层的轴压比控制
高層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100mm，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。
五、结语
总之，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，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）.