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【摘 要】 近年来，随着我国社会主义经济的不断发展，人们的生活水平的不断提高，人们对建筑业的发展也提出了新的要求，于是更多的高层建筑成了人们的首选。为了满足建筑物在功能上的需要，高层建筑的上部需要一些小开间的轴线形布置，需要比较多的墙体;而下部则需要有比较大的使用空间，柱网要大，墙体要尽可能的少。本文主要就是针对转换层的高层结构设计来进行分析。
【关键词】 转换层;高层建筑;结构设计
引言：
就建筑使用的功能来说，在其设计的过程之中，我们一般会将娱乐设施、餐厅、购物商场，设于多功能且综合性较强的高层建筑的下层部分，将比较小的柱网以及比较小的办公功能、旅馆、公寓、住宅的建筑设计之中、上层的部分。因其不同建筑的使用功能就得要求不同的空间划分布置，相应地，就得要求不同的结构形式，因此如何做到有效地将他们之间通过科学、合理的转换过渡，沿竖向组合在一起，将成为多功能综合性高层建筑结构体系的重要技术。
1、转换层的作用
1.1、转换上、下层的结构类型和柱网
高层建筑的上部的剪力墙结构可以通过转换层来改变成框支剪力墙的结构，同时，下部的柱网和上部的剪力墙的轴线相互错开，可以形成上、下柱网不对齐的布置形式。
1.2、改变上、下层结构的轴线和柱网
现代的高层建筑通常是商住两用的模式，所以三层以下作为商用部分，需要空间大，墙体少，还需要有比较大的出入口，那么在转换层上、下的结构形式没有改变的情况下，就需要通过转换层来使建筑的下面部分结构的柱距变大，形成比较大的柱网，这样才可以形成比较大的出入口，以满足商业需要。
2、转换层的高层结构设计要求
2.1、减少转换
在高层建筑之中，最为明显的特征就是高，所以其自身的重量也就相对比较大，使得高层建筑的下部框架受力较为集中，很容易引发应力的变形。所以，在布置转换层的上、下主体的竖向结构的时候，要在最大程度上使得上部的竖向结构可以向下连续的贯通，特别是框架核心筒结构中的核心筒应该上下贯通，这样就可以有效地减轻框架的受力。
2.2、弱化上部、强化下部
针对带转换层的剪力墙结构或者筒体结构，可以采取下面措施来强化下部结构：提高抗震的能力、壁式框架或者楼梯间的筒体、必要的时候可以在房屋的周边增加设计部分的剪力墙、提高混凝土的强度等级以及加大筒体以及落地墙的厚度。还可以采取在不落地的剪力墙上开口、开洞或者是减小墙体厚度等措施来弱化上部。
2.3、传力直接
在布置转换层的上下主体的竖向结构的时候，要尽量使水平的转换结构直接传力，避免多级复杂的转换，慎重使用传力比较复杂、对抗震不利的平厚板的转换形式，如果上、下柱网实在没有办法对齐的话，可以采用箱形的转换形式。
2.4、优化转换结构
在进行抗震设计之时，因为建筑功能的要求，假如是不得不进行高位转换的时候，就应该优先的选择比较不容易引起地震作用的下框支柱柱顶弯矩较大、柱剪力较大的结构形式。例如：扁梁、空腹桁架以及斜腹杆桁架等等，同时还得注意满足在重力荷载作用之下，它的强度以及刚度的要求。
图1
3、转换层的高层结构设计
3.1、转换层的结构布置设计
选择什么样的转换层既能满足建筑底部大空间，上部小开间的要求，又能不失空间工作性能，是工程上十分关注的。因为在建筑结构中如果承力构件不连续，必然导致传力路线迂回曲折，甚至造成传力路线不明确，出现抗震薄弱环节。要在建筑底部、内部形成大空间的结构转换层，可以采用梁式、桁架式、空腹桁架式、转换拱、箱形和板式转换层。其中梁式转换层应用最为普遍。它的设计原理和施工操作简单，受力比较明确，因此广泛应用于底部大空间的剪力墙体系中，当需要纵横向同时转换时，可以采用双向梁的布置方式，形成箱形。
3.2、框支梁转换层设计要点
框支梁式转换层，是将底层部分剪力墙改为框架，形成建筑需要的大空间，并在底层布置刚强的落地剪力墙，在底部大空间剪力墙的设计布置中要集中考虑几个关键的问题。
3.2.1、首先要保证大空间层有充分的刚度，防止沿竖向上下刚度变化过于悬殊。实际工程表明，刚度突变的建筑物，在地震作用下非常容易遭受破坏，必须严格控制转换层上下刚度比Y。
3.2.2、必须控制框支剪力墙与落地剪力墙的比例，当剪力墙较多道且考虑抗震时，横向落地剪力墙数目与横向墙总数之比不宜少于50%，非抗震时不宜少于30%。
3.2.3、必须控制落地剪力墙的间距和转换层楼板的厚度。表1和表2表明在转换层上下各抗侧力结构所受的剪力有相当大的调整。转换层以上框支墙的剪力有70～80%通过转换板传递到落地剪力墙上。
在地震作用下，转换层在自身平面内受力很大，必须控制落地剪力墙的间距，否则楼板会有明显变形。要传递转换层上剪力，楼板平面内的弯矩和剪力都很大，应当加强转换层楼板的构造措施。
3.3、必须从内力分析、结构强度、构件延性等方面进行框支梁、框支柱的截面设计并加强构造措施。
3.4、搭接柱转换结构的设计方法
搭接柱的转换结构，在重力作用下的可靠度和安全度，主要取决于搭接块连接楼盖梁板的承载能力以及轴向刚度的控制。搭接柱转换结构基本上保证了框架柱的直接落地，整体结构上的振动特性以及在地震作用下的工作状态和贯通落地的筒体-框架结构是没有区别的。框架柱搭接转换的本质削弱了框架抗侧的作用，进一步强化了核心筒体的抗侧力，因此其截面尺寸、延性以及承载力都要予以保证，我们为了确切的了解搭接柱转换结构总荷载、地震荷载组合效应之下的具体工作状况，整体杆系与局部有限元的分析均十分有必要，其中主要的软件可以采用TBSA、ETABS等等。 3.5、厚板厚梁式转换结构的设计
带有厚板转换层的高层建筑可以采用三维空间的分析程序，例如TBSA，SATWE，TAT等来进行整体结构的内力分析。厚板的内力方面的分析：转换板的边界形状较不规则，荷载分布与支撑条件比较复杂，通常需采用有限单元的方法进行详细的应力分析。可以采用PKPM系列软件中关于复杂楼板的有限元分析软件进行计算。
3.6、桁架式转换的结构设计
架式的转换结构在进行整体结构的内力分析上可以采用ANSYS和TAT，除了应该满足结构整体的位移、抗倾覆、变形、周期等要求之外，还应该满足（JGJ3—2002）《高层建筑混凝土结构技术规程》中的附录E中的关于转换层上、下结构侧向刚度比的要求。
和其他结构形式相比较，桁架转换层在受力上更合理，在转换层的位置受到的弯矩和剪力都比较小，这对构件截面尺寸的控制非常有利，不会造成比较大的刚度集中。在地震的作用下，也不会造成应力的集中，抗震效果比较好。
3.7、梁式转换层的结构设计
第一，托柱形式转换的梁截面设计
当转换梁承托上部的普通框架的时候，在转换梁常用的截面尺寸的范围内，转换梁在受力上基本和普通梁一样，可以按照普通梁的截面设计方法进行计算;如果转换梁承托的上部是斜杆框架，转换梁就会承受轴向的拉力，这时候应该按照偏心受拉构件来进行截面设计。
第二，托墙形式的转换梁的截面设计
如果转换梁承托的上部墙体满跨而且不开洞的话，转换梁和上部墙体就会共同工作，它的受力特征和破坏形态表现为深梁，这时转换梁的截面设计方法最好采用深梁的截面设计方法或者应力截面的设计方法，而且计算出的纵向钢筋应该沿着全梁高来适当的分布配置。
4、结束语
为在高层建筑的转换层结构设计中，所需要注意的设计要点问题绝非仅有本文上述的几点。在实际的建筑设计中，还必须要结合实际情况和当地的抗震等级进行合理设计，确保高层建筑在满足基本的建筑设计要求和抗震性能的前提下，实现最佳的经济效益和功能作用。
参考文献：
[1]刘庆.带转换层的高层结构设计[J].科技创新导报，2012，01：43+45.
[2]牛喜山.带转换层的高层建筑结构设计探讨[J]，中华民居，2012，01：9+8.
[3]丁晓.高层建筑转换层的结构设计[J].中华建设，2013，07：102-103.
【关键词】 转换层;高层建筑;结构设计
引言：
就建筑使用的功能来说，在其设计的过程之中，我们一般会将娱乐设施、餐厅、购物商场，设于多功能且综合性较强的高层建筑的下层部分，将比较小的柱网以及比较小的办公功能、旅馆、公寓、住宅的建筑设计之中、上层的部分。因其不同建筑的使用功能就得要求不同的空间划分布置，相应地，就得要求不同的结构形式，因此如何做到有效地将他们之间通过科学、合理的转换过渡，沿竖向组合在一起，将成为多功能综合性高层建筑结构体系的重要技术。
1、转换层的作用
1.1、转换上、下层的结构类型和柱网
高层建筑的上部的剪力墙结构可以通过转换层来改变成框支剪力墙的结构，同时，下部的柱网和上部的剪力墙的轴线相互错开，可以形成上、下柱网不对齐的布置形式。
1.2、改变上、下层结构的轴线和柱网
现代的高层建筑通常是商住两用的模式，所以三层以下作为商用部分，需要空间大，墙体少，还需要有比较大的出入口，那么在转换层上、下的结构形式没有改变的情况下，就需要通过转换层来使建筑的下面部分结构的柱距变大，形成比较大的柱网，这样才可以形成比较大的出入口，以满足商业需要。
2、转换层的高层结构设计要求
2.1、减少转换
在高层建筑之中，最为明显的特征就是高，所以其自身的重量也就相对比较大，使得高层建筑的下部框架受力较为集中，很容易引发应力的变形。所以，在布置转换层的上、下主体的竖向结构的时候，要在最大程度上使得上部的竖向结构可以向下连续的贯通，特别是框架核心筒结构中的核心筒应该上下贯通，这样就可以有效地减轻框架的受力。
2.2、弱化上部、强化下部
针对带转换层的剪力墙结构或者筒体结构，可以采取下面措施来强化下部结构：提高抗震的能力、壁式框架或者楼梯间的筒体、必要的时候可以在房屋的周边增加设计部分的剪力墙、提高混凝土的强度等级以及加大筒体以及落地墙的厚度。还可以采取在不落地的剪力墙上开口、开洞或者是减小墙体厚度等措施来弱化上部。
2.3、传力直接
在布置转换层的上下主体的竖向结构的时候，要尽量使水平的转换结构直接传力，避免多级复杂的转换，慎重使用传力比较复杂、对抗震不利的平厚板的转换形式，如果上、下柱网实在没有办法对齐的话，可以采用箱形的转换形式。
2.4、优化转换结构
在进行抗震设计之时，因为建筑功能的要求，假如是不得不进行高位转换的时候，就应该优先的选择比较不容易引起地震作用的下框支柱柱顶弯矩较大、柱剪力较大的结构形式。例如：扁梁、空腹桁架以及斜腹杆桁架等等，同时还得注意满足在重力荷载作用之下，它的强度以及刚度的要求。
图1
3、转换层的高层结构设计
3.1、转换层的结构布置设计
选择什么样的转换层既能满足建筑底部大空间，上部小开间的要求，又能不失空间工作性能，是工程上十分关注的。因为在建筑结构中如果承力构件不连续，必然导致传力路线迂回曲折，甚至造成传力路线不明确，出现抗震薄弱环节。要在建筑底部、内部形成大空间的结构转换层，可以采用梁式、桁架式、空腹桁架式、转换拱、箱形和板式转换层。其中梁式转换层应用最为普遍。它的设计原理和施工操作简单，受力比较明确，因此广泛应用于底部大空间的剪力墙体系中，当需要纵横向同时转换时，可以采用双向梁的布置方式，形成箱形。
3.2、框支梁转换层设计要点
框支梁式转换层，是将底层部分剪力墙改为框架，形成建筑需要的大空间，并在底层布置刚强的落地剪力墙，在底部大空间剪力墙的设计布置中要集中考虑几个关键的问题。
3.2.1、首先要保证大空间层有充分的刚度，防止沿竖向上下刚度变化过于悬殊。实际工程表明，刚度突变的建筑物，在地震作用下非常容易遭受破坏，必须严格控制转换层上下刚度比Y。
3.2.2、必须控制框支剪力墙与落地剪力墙的比例，当剪力墙较多道且考虑抗震时，横向落地剪力墙数目与横向墙总数之比不宜少于50%，非抗震时不宜少于30%。
3.2.3、必须控制落地剪力墙的间距和转换层楼板的厚度。表1和表2表明在转换层上下各抗侧力结构所受的剪力有相当大的调整。转换层以上框支墙的剪力有70～80%通过转换板传递到落地剪力墙上。
在地震作用下，转换层在自身平面内受力很大，必须控制落地剪力墙的间距，否则楼板会有明显变形。要传递转换层上剪力，楼板平面内的弯矩和剪力都很大，应当加强转换层楼板的构造措施。
3.3、必须从内力分析、结构强度、构件延性等方面进行框支梁、框支柱的截面设计并加强构造措施。
3.4、搭接柱转换结构的设计方法
搭接柱的转换结构，在重力作用下的可靠度和安全度，主要取决于搭接块连接楼盖梁板的承载能力以及轴向刚度的控制。搭接柱转换结构基本上保证了框架柱的直接落地，整体结构上的振动特性以及在地震作用下的工作状态和贯通落地的筒体-框架结构是没有区别的。框架柱搭接转换的本质削弱了框架抗侧的作用，进一步强化了核心筒体的抗侧力，因此其截面尺寸、延性以及承载力都要予以保证，我们为了确切的了解搭接柱转换结构总荷载、地震荷载组合效应之下的具体工作状况，整体杆系与局部有限元的分析均十分有必要，其中主要的软件可以采用TBSA、ETABS等等。 3.5、厚板厚梁式转换结构的设计
带有厚板转换层的高层建筑可以采用三维空间的分析程序，例如TBSA，SATWE，TAT等来进行整体结构的内力分析。厚板的内力方面的分析：转换板的边界形状较不规则，荷载分布与支撑条件比较复杂，通常需采用有限单元的方法进行详细的应力分析。可以采用PKPM系列软件中关于复杂楼板的有限元分析软件进行计算。
3.6、桁架式转换的结构设计
架式的转换结构在进行整体结构的内力分析上可以采用ANSYS和TAT，除了应该满足结构整体的位移、抗倾覆、变形、周期等要求之外，还应该满足（JGJ3—2002）《高层建筑混凝土结构技术规程》中的附录E中的关于转换层上、下结构侧向刚度比的要求。
和其他结构形式相比较，桁架转换层在受力上更合理，在转换层的位置受到的弯矩和剪力都比较小，这对构件截面尺寸的控制非常有利，不会造成比较大的刚度集中。在地震的作用下，也不会造成应力的集中，抗震效果比较好。
3.7、梁式转换层的结构设计
第一，托柱形式转换的梁截面设计
当转换梁承托上部的普通框架的时候，在转换梁常用的截面尺寸的范围内，转换梁在受力上基本和普通梁一样，可以按照普通梁的截面设计方法进行计算;如果转换梁承托的上部是斜杆框架，转换梁就会承受轴向的拉力，这时候应该按照偏心受拉构件来进行截面设计。
第二，托墙形式的转换梁的截面设计
如果转换梁承托的上部墙体满跨而且不开洞的话，转换梁和上部墙体就会共同工作，它的受力特征和破坏形态表现为深梁，这时转换梁的截面设计方法最好采用深梁的截面设计方法或者应力截面的设计方法，而且计算出的纵向钢筋应该沿着全梁高来适当的分布配置。
4、结束语
为在高层建筑的转换层结构设计中，所需要注意的设计要点问题绝非仅有本文上述的几点。在实际的建筑设计中，还必须要结合实际情况和当地的抗震等级进行合理设计，确保高层建筑在满足基本的建筑设计要求和抗震性能的前提下，实现最佳的经济效益和功能作用。
参考文献：
[1]刘庆.带转换层的高层结构设计[J].科技创新导报，2012，01：43+45.
[2]牛喜山.带转换层的高层建筑结构设计探讨[J]，中华民居，2012，01：9+8.
[3]丁晓.高层建筑转换层的结构设计[J].中华建设，2013，07：102-103.