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摘 要：带裙楼高位转换的高层结构在很多商住楼的建筑上得到广泛应用，它能满足商住楼的数层底部空间的使用需求，在带裙楼结构的设计相对来说要复杂一些，专业的技术要求也比较高。本文主要分析了带裙楼高位转换的高层结构，探讨了建筑的主体结构和地下结构的施工设计，并且提出了在这种建筑结构设计中相关的刚度比值，以及重点设计的嵌固端，综合阐述了结构设计时对参数的要求。
关键词：高层建筑；带裙楼；转换高层结构；
现代的高层建筑越来越多，建筑功能也更加复杂，在建筑的形状受到场地的限制时，就会有转换结构的位置出现较高的现象，也就是常说的高位转换的高层结构。目前很多的高层建筑都会应用这种结构建设，建筑的下部通常都是建设刚度相对小一些的框架柱，这样能获取更大的空间，可以作为餐馆、上场等场所；而建筑的上部通常都是建设刚度相对大一些的剪力墙，以获取小一点的空间，可以作为家庭住宅和办公用房等；还有的可以建设更大空间的地下结构，作为车库等场所。
1 实例工程简介
这项工程主要是设计一个单独的建筑结构，还有三层大空间的裙楼和三层地下室。单独的建筑结构主要用作办公使用，在地面高度57米以上，而地下室主要是作为停车场。其中，高层的部分是使用框架剪力墙的结构，设置的加强部位具有二级的抗震等级，非加强的部位具有三级的抗震等级，而框架柱的抗震等级也是二级。这项建筑工程的施工现场没有任何地质差的情况，地基也比较稳定，符合建筑的条件。建筑的整体结构具有二级的安全等级，能使用50年。建筑的场地类别是H，具有7度的抗震设防烈度，并且属于非液化性场地，。
2 裙楼结构和塔楼的设计
2.1 抗震等级
这项建筑工程所设计的裙楼高度在建筑标准的范围内，依据抗震等级的划分规定，这个高层建筑结构属于A型，相应的塔楼结构所具有的抗震等级可以为二级，在施工的时候根据普通的抗震等级建筑结构进行建造就可以。
2.2 结构设计
2.2.1 对于建筑高层的上部楼层结构的设计高度以及计算的最终结构，用剪力墙的结构进行施工就可以，对于地下室的部位，可以用钢筋混凝土的框架剪力墙进行施工就可以。地下室的侧壁建设可以用钢筋混凝土的剪力墙去进行挡土工作，消防用的水池则使用钢筋混凝土墙，其中地下室的顶部楼板厚度要达到180mm，而主楼层的梁板厚度到达100mm到120mm之间就可以。
2.2.2 为保证塔楼的大底盘结构的承重力度有所加强，建筑结构中的竖向构件和水平构件都要依据中震的标准设计，材料的强度和发挥出的作用效应取设计值即可。
2.2.3 裙房的大底盘结构主要是要用作大型商场而设计的，所以要满足大空间的底层需求。在这项工程中，建筑的底部是使用框支剪力墙的结构为主要体系，通过梁式结构去完成转换，其转换层的位置是塔楼底层。设计这个建筑结构抗侧力的构件过程中，要想保证转换层的上部的抗侧力刚度能够和下部的抗侧力刚度能更接近，就要在结构的中部和角部都设置成落地式的剪力墙，其墙体的厚度要在350mm到600的范围内，符合构造的计算标准。设计的原则也要满足高位转换刚度接近1的比值，只有小于1的情况下才更利于抗震的标准。
本项目的剪弯刚度比情况如下：
采用的楼层刚度算法：剪弯刚度算法
转换层所在层号=6
转换层下部结构起止层号及高度=4614.20
转换层上部结构起止层号及高度=7911.70
X方向下部刚度=0.1290E+08 X方向上部刚度=0.1248E+08 X方向刚度比=0.7973
Y方向下部刚度=0.6067E+07 Y方向上部刚度=0.4271E+07 Y方向刚度比=0.5800
符合规范要求，且有利于抗震。
另外，由于转换层设置在地上第四层，《高规》附录E规定，当转换层在3层及三层之上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的的60%。这里的规定是为了防止虽然剪弯刚度比符合要求，但是转换层本身的侧向刚度过小，从而不利于抗震。
2.3 判断地下室的嵌固端
在这项建筑工程中，有三层地下室，要想在一层的顶板处作为整个结构的嵌固端，就要先确定能不能达到相关的标准。有两种计算顶板侧向刚度的方法，第一种是地震剪力层间的位移比例法，第二种是剪切的刚度比。在实际的工程施工中，第一种计算方法要比第二种计算方法容易满足，这能直接影响到结构塑性铰能不能在地下室的顶板层出现，所以，在按严格的要求来计算的话，采用剪切刚度比的方法更加适用。在刚度比的数值大于2的情况下，地下室的顶板就可以用作于上部的结构嵌固端。
2.4 关于刚度比计算方法的讨论
从上述过程可以看出，本工程在不同的地方使用了不同的侧向刚度计算法。
影响地震剪力和地震层间位移比法的是地震产生的剪力以及相应的位移，是一个与外部作用有关的计算方法。剪切刚度算法主要用于地下室是否能作为嵌固端的判断，以及一层转换结构中的刚度比计算。剪弯刚度能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，用于高位转换时，可以保证结构在一定范围内刚度连续，但没有考虑上下层对本层的约束影响。
由以上讨论可知，一个成熟方案结构的计算，仅是刚度比这一项，就需要多次反复的计算。如果需要进行方案比对，则计算量更大。因此，正确理解并掌握三种刚度比的适用范围，并结合概念设计，可以为设计人员节省很多时间和精力，具有十分重要的意义。
3 结构分析设计
通过对该塔楼大底盘结构进行计算分析，分析结果表明在地震作用下，本塔楼大底盘结构的各受力构件的抗震承载力以及各楼层的最大位移比均满足规范要求；高层结构层间最大位移与层高之比满足规范要求。另外对本结构的重要受力构件采取细部构造措施，各受力构件的构造均满足高延性要求，而且各受力构件均无出现超筋超限情况；楼层抗剪承载力比值满足规范要求。综上所述，本塔楼大底盘结构在地震作用下，塔楼的结构计算结果均满足规范要求，其受力性能均满足设计的预期性能目标和满足规范要求，所采取的结构设计以及构造措施是可行的。
结束语
建设高层建筑带裙楼高位转换的高层结构设计时，对于转换层刚度的比值和对地下室的顶板能不能作为上部结构嵌固端的判断是重点的设计环节，在这个环节中也是最常出现错误的。在建筑功能和难度的逐渐增加，对施工人员的专业技术也是一种考验，熟练掌握带裙楼高位转换的高层结构设计是最基本的，相关的设计人员和施工人员要在实践中不断创新，以保证建筑工程能达到预计的设计效果。
参考文献
[1]张伟强.带裙楼的高位转换高层结构设计探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2011（24）.
[2]陈雁宇.关于高层建筑中带高位架空转换层的结构设计[J].城市建设理论研究，2012.
[3]范江涛.高位转换结构高层建筑设计探讨[J].城市建设理论研究，2012.
[4]马利振，王希建，孙学东.某高层建筑大底盘结构设计的几点体会[J].山西建筑，2009.
关键词：高层建筑；带裙楼；转换高层结构；
现代的高层建筑越来越多，建筑功能也更加复杂，在建筑的形状受到场地的限制时，就会有转换结构的位置出现较高的现象，也就是常说的高位转换的高层结构。目前很多的高层建筑都会应用这种结构建设，建筑的下部通常都是建设刚度相对小一些的框架柱，这样能获取更大的空间，可以作为餐馆、上场等场所；而建筑的上部通常都是建设刚度相对大一些的剪力墙，以获取小一点的空间，可以作为家庭住宅和办公用房等；还有的可以建设更大空间的地下结构，作为车库等场所。
1 实例工程简介
这项工程主要是设计一个单独的建筑结构，还有三层大空间的裙楼和三层地下室。单独的建筑结构主要用作办公使用，在地面高度57米以上，而地下室主要是作为停车场。其中，高层的部分是使用框架剪力墙的结构，设置的加强部位具有二级的抗震等级，非加强的部位具有三级的抗震等级，而框架柱的抗震等级也是二级。这项建筑工程的施工现场没有任何地质差的情况，地基也比较稳定，符合建筑的条件。建筑的整体结构具有二级的安全等级，能使用50年。建筑的场地类别是H，具有7度的抗震设防烈度，并且属于非液化性场地，。
2 裙楼结构和塔楼的设计
2.1 抗震等级
这项建筑工程所设计的裙楼高度在建筑标准的范围内，依据抗震等级的划分规定，这个高层建筑结构属于A型，相应的塔楼结构所具有的抗震等级可以为二级，在施工的时候根据普通的抗震等级建筑结构进行建造就可以。
2.2 结构设计
2.2.1 对于建筑高层的上部楼层结构的设计高度以及计算的最终结构，用剪力墙的结构进行施工就可以，对于地下室的部位，可以用钢筋混凝土的框架剪力墙进行施工就可以。地下室的侧壁建设可以用钢筋混凝土的剪力墙去进行挡土工作，消防用的水池则使用钢筋混凝土墙，其中地下室的顶部楼板厚度要达到180mm，而主楼层的梁板厚度到达100mm到120mm之间就可以。
2.2.2 为保证塔楼的大底盘结构的承重力度有所加强，建筑结构中的竖向构件和水平构件都要依据中震的标准设计，材料的强度和发挥出的作用效应取设计值即可。
2.2.3 裙房的大底盘结构主要是要用作大型商场而设计的，所以要满足大空间的底层需求。在这项工程中，建筑的底部是使用框支剪力墙的结构为主要体系，通过梁式结构去完成转换，其转换层的位置是塔楼底层。设计这个建筑结构抗侧力的构件过程中，要想保证转换层的上部的抗侧力刚度能够和下部的抗侧力刚度能更接近，就要在结构的中部和角部都设置成落地式的剪力墙，其墙体的厚度要在350mm到600的范围内，符合构造的计算标准。设计的原则也要满足高位转换刚度接近1的比值，只有小于1的情况下才更利于抗震的标准。
本项目的剪弯刚度比情况如下：
采用的楼层刚度算法：剪弯刚度算法
转换层所在层号=6
转换层下部结构起止层号及高度=4614.20
转换层上部结构起止层号及高度=7911.70
X方向下部刚度=0.1290E+08 X方向上部刚度=0.1248E+08 X方向刚度比=0.7973
Y方向下部刚度=0.6067E+07 Y方向上部刚度=0.4271E+07 Y方向刚度比=0.5800
符合规范要求，且有利于抗震。
另外，由于转换层设置在地上第四层，《高规》附录E规定，当转换层在3层及三层之上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的的60%。这里的规定是为了防止虽然剪弯刚度比符合要求，但是转换层本身的侧向刚度过小，从而不利于抗震。
2.3 判断地下室的嵌固端
在这项建筑工程中，有三层地下室，要想在一层的顶板处作为整个结构的嵌固端，就要先确定能不能达到相关的标准。有两种计算顶板侧向刚度的方法，第一种是地震剪力层间的位移比例法，第二种是剪切的刚度比。在实际的工程施工中，第一种计算方法要比第二种计算方法容易满足，这能直接影响到结构塑性铰能不能在地下室的顶板层出现，所以，在按严格的要求来计算的话，采用剪切刚度比的方法更加适用。在刚度比的数值大于2的情况下，地下室的顶板就可以用作于上部的结构嵌固端。
2.4 关于刚度比计算方法的讨论
从上述过程可以看出，本工程在不同的地方使用了不同的侧向刚度计算法。
影响地震剪力和地震层间位移比法的是地震产生的剪力以及相应的位移，是一个与外部作用有关的计算方法。剪切刚度算法主要用于地下室是否能作为嵌固端的判断，以及一层转换结构中的刚度比计算。剪弯刚度能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，用于高位转换时，可以保证结构在一定范围内刚度连续，但没有考虑上下层对本层的约束影响。
由以上讨论可知，一个成熟方案结构的计算，仅是刚度比这一项，就需要多次反复的计算。如果需要进行方案比对，则计算量更大。因此，正确理解并掌握三种刚度比的适用范围，并结合概念设计，可以为设计人员节省很多时间和精力，具有十分重要的意义。
3 结构分析设计
通过对该塔楼大底盘结构进行计算分析，分析结果表明在地震作用下，本塔楼大底盘结构的各受力构件的抗震承载力以及各楼层的最大位移比均满足规范要求；高层结构层间最大位移与层高之比满足规范要求。另外对本结构的重要受力构件采取细部构造措施，各受力构件的构造均满足高延性要求，而且各受力构件均无出现超筋超限情况；楼层抗剪承载力比值满足规范要求。综上所述，本塔楼大底盘结构在地震作用下，塔楼的结构计算结果均满足规范要求，其受力性能均满足设计的预期性能目标和满足规范要求，所采取的结构设计以及构造措施是可行的。
结束语
建设高层建筑带裙楼高位转换的高层结构设计时，对于转换层刚度的比值和对地下室的顶板能不能作为上部结构嵌固端的判断是重点的设计环节，在这个环节中也是最常出现错误的。在建筑功能和难度的逐渐增加，对施工人员的专业技术也是一种考验，熟练掌握带裙楼高位转换的高层结构设计是最基本的，相关的设计人员和施工人员要在实践中不断创新，以保证建筑工程能达到预计的设计效果。
参考文献
[1]张伟强.带裙楼的高位转换高层结构设计探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2011（24）.
[2]陈雁宇.关于高层建筑中带高位架空转换层的结构设计[J].城市建设理论研究，2012.
[3]范江涛.高位转换结构高层建筑设计探讨[J].城市建设理论研究，2012.
[4]马利振，王希建，孙学东.某高层建筑大底盘结构设计的几点体会[J].山西建筑，2009.