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摘要：随着我国经的持快速發展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多功能、多用途和全面化，较为常见的形式是上部为小开间的民用住宅，下部为大间的商场或公共娱乐场所，为了满足建筑要求，在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，转换层的建筑结构应运而生，并得到较为广泛的应用。
关键词:高层建筑；转换层;结构设计
1、结构转换层定义及其布置原则
1.1定义：建筑物某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，并通过该楼层进行结构转换层。
1.2布置原刚：由于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。结构特性高层建筑转换层按照结构来分类主要有以下几个形式：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。按照转换层结构功能的不同，一般可分为以下三类：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。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。
2、转换层设计原则
2．1转换层的竖向布置
转换结构可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；也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层，且自身的这个空间既可作为正常使用楼层，也可作技术设备层，但应保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，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3层。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。
2．2转换层的结构布置
研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变就越加剧；此外，转换层位置越高，落地剪力墙或简体易出现受弯裂缝，从而使框支柱的内力增大，转换层上部附近的墙体易于破坏。总之，转换层位置越高对抗震越不利。
底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。
2．3转换层的抗震设计
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宜按高规规定提高一级采用，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架一核心简结构和外围为密柱框架的简中简结构的抗震等级不必提高。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。
3、转换层结构的设计要点
高层建筑转换层的设计造成建筑物的刚度发生突变在水平地震荷载作用下，转换层上下容易形成薄弱环节，因此在进宪高层建筑转换层设计是，要注意下述要点；
3.1应协调上下部分结构布置，尽量减少转换结构的数量；
3.2尽量降低转换层建筑中的高底，提高建筑整体稳定性；
3.3保证结构竖向刚度比；
4、梁式转换层结构的设计
4．1框支柱的设计
有地震组合时，一级、二级框支柱承受的地震的作用产生的轴力设计计算值分别乘以1.50，1.25的调整放大系数；框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用；框支柱的数目多于10根时，当框支层为1-2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整；而当框支柱的数目不多于10根时，当框支层为1-2层时，每层第根柱承受的剪力应到少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%。
4．2框支梁的设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度要大于其上墙厚的2倍，且大于400mm；高度大于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一复杂而重要的受力构件，因而在设计是应留有较多的安全储备二级抗震等级的框支梁纵筋配盘率大于0.4%。框支梁在满足计算要求下，配筋率大于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存大，因而应配置足够数量的腰筋。
4．3转换层楼板的设计
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在下部楼层由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层入荷载分配产生突变；而在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务；由于转换层楼板自身平面内受力很大，而变形也很大，所以转换层楼必须有足够的刚度作保证。
5、转换梁结构设计方法
转换梁的设计方法主要有；
5.1按普通梁进行受弯构件承载力计算，但须采用高层建筑结构计算分析程序TAT、TBSA或TOWER等；
5.2按偏心受拉构件截面设计方法进行计算，但必须把有限元分析得到的转换大梁的内力转化为截面内力，然后进行正截面承载力和斜截面承载力计算。
5.3按深梁截面进行设计，取转换大梁高跨比在1/8-1/6，此时要考虑转换大梁的跨度，一般转换大梁跨度大于12m时，要考虑上部墙体多于3层进行分析计算，否则计算结果偏不安全。
6、转换梁设计的注意点
6．1转换梁设计占高层建筑转换层设计的决大多数，在实际应用中，通常把转换层作为设备层来使用。因此，在转换梁设计中要考虑腹部开口相对大小和开口位置；
6.2要充分考虑转换梁与上部结构共同工作的程度，通常分为完全、部分和没有共同工作三种情况来分板，否则会造成梁的跨中弯矩和支座剪力与实际情况发生很大差异；
6.3尽量避免转换层与下部结构竖向刚度产生突变，对下部结构在满足建筑物使用功能要求的基础上，应提高下部结构的截面尺寸，增加剪力墙、提高混凝土的强度等级；
6.4转换层是一种不利于抗震的设计方法，在抗震设防烈度为9度时不应使用；
6.5设计时要充分考虑施工的可操作性
结束语
总之，在高层建筑设计中，转换层设计是结构设计的一个难点，更是不同形式结构体系转的确的关键点，设计时应不断研究和进行方案比较，在可能的情况下做出较优的技术方案才能实现安全、适用、经济等综合目标。
参考文献:[1]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社.[2]JGJ3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S].[3]张志豪.论高层建筑工程中转换层结构设计的运用[J].建筑与规划设计.2008.121:38-39
关键词:高层建筑；转换层;结构设计
1、结构转换层定义及其布置原则
1.1定义：建筑物某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，并通过该楼层进行结构转换层。
1.2布置原刚：由于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。结构特性高层建筑转换层按照结构来分类主要有以下几个形式：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。按照转换层结构功能的不同，一般可分为以下三类：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。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。
2、转换层设计原则
2．1转换层的竖向布置
转换结构可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；也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层，且自身的这个空间既可作为正常使用楼层，也可作技术设备层，但应保证转换层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，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3层。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。
2．2转换层的结构布置
研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变就越加剧；此外，转换层位置越高，落地剪力墙或简体易出现受弯裂缝，从而使框支柱的内力增大，转换层上部附近的墙体易于破坏。总之，转换层位置越高对抗震越不利。
底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。
2．3转换层的抗震设计
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宜按高规规定提高一级采用，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架一核心简结构和外围为密柱框架的简中简结构的抗震等级不必提高。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。
3、转换层结构的设计要点
高层建筑转换层的设计造成建筑物的刚度发生突变在水平地震荷载作用下，转换层上下容易形成薄弱环节，因此在进宪高层建筑转换层设计是，要注意下述要点；
3.1应协调上下部分结构布置，尽量减少转换结构的数量；
3.2尽量降低转换层建筑中的高底，提高建筑整体稳定性；
3.3保证结构竖向刚度比；
4、梁式转换层结构的设计
4．1框支柱的设计
有地震组合时，一级、二级框支柱承受的地震的作用产生的轴力设计计算值分别乘以1.50，1.25的调整放大系数；框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用；框支柱的数目多于10根时，当框支层为1-2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整；而当框支柱的数目不多于10根时，当框支层为1-2层时，每层第根柱承受的剪力应到少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%。
4．2框支梁的设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度要大于其上墙厚的2倍，且大于400mm；高度大于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一复杂而重要的受力构件，因而在设计是应留有较多的安全储备二级抗震等级的框支梁纵筋配盘率大于0.4%。框支梁在满足计算要求下，配筋率大于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存大，因而应配置足够数量的腰筋。
4．3转换层楼板的设计
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在下部楼层由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层入荷载分配产生突变；而在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务；由于转换层楼板自身平面内受力很大，而变形也很大，所以转换层楼必须有足够的刚度作保证。
5、转换梁结构设计方法
转换梁的设计方法主要有；
5.1按普通梁进行受弯构件承载力计算，但须采用高层建筑结构计算分析程序TAT、TBSA或TOWER等；
5.2按偏心受拉构件截面设计方法进行计算，但必须把有限元分析得到的转换大梁的内力转化为截面内力，然后进行正截面承载力和斜截面承载力计算。
5.3按深梁截面进行设计，取转换大梁高跨比在1/8-1/6，此时要考虑转换大梁的跨度，一般转换大梁跨度大于12m时，要考虑上部墙体多于3层进行分析计算，否则计算结果偏不安全。
6、转换梁设计的注意点
6．1转换梁设计占高层建筑转换层设计的决大多数，在实际应用中，通常把转换层作为设备层来使用。因此，在转换梁设计中要考虑腹部开口相对大小和开口位置；
6.2要充分考虑转换梁与上部结构共同工作的程度，通常分为完全、部分和没有共同工作三种情况来分板，否则会造成梁的跨中弯矩和支座剪力与实际情况发生很大差异；
6.3尽量避免转换层与下部结构竖向刚度产生突变，对下部结构在满足建筑物使用功能要求的基础上，应提高下部结构的截面尺寸，增加剪力墙、提高混凝土的强度等级；
6.4转换层是一种不利于抗震的设计方法，在抗震设防烈度为9度时不应使用；
6.5设计时要充分考虑施工的可操作性
结束语
总之，在高层建筑设计中，转换层设计是结构设计的一个难点，更是不同形式结构体系转的确的关键点，设计时应不断研究和进行方案比较，在可能的情况下做出较优的技术方案才能实现安全、适用、经济等综合目标。
参考文献:[1]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社.[2]JGJ3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S].[3]张志豪.论高层建筑工程中转换层结构设计的运用[J].建筑与规划设计.2008.121:38-39