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摘 要：随着现代高层建筑综合化、多功能化发展，在同一竖直直线上，不同的楼层开始有不同的用途。高层建筑转换层结构设计作为当代建筑设计的重要内容，必须根据高层建筑转换层结构布置、要求，再结合抗震设计以及配合比原则，从根本上保障转换层结构设计的合理性、科学性。为此，本文主要对高层建筑转换层设计的概况、应用现状及结构设计进行了分析与探究。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计；概况
一、常用结构转换形式分析
梁式转换：梁式转换层是指在普通的现浇钢筋混凝土楼板上布置相应的托梁，以承载在上部楼层落空的各承重柱或剪力墙传来的荷载，一般多用于有大空间、大开间要求的底层结构。当需要纵、横双向同时进行结构转换时，应采用双向结构转换梁布置。
板式转换：当高层建筑结构的上下柱网、轴线相互之间存在较大错位，可考虑选择采用板式转换结构，以形成厚板式承台转换层，其下部楼层的柱网可以灵活布置。厚板转换结构多适用于上下楼层柱网极不规则的高层建筑结构转换，使得转换层上、下楼层的结构功能布置灵活。
桁架转换：在采用托柱形式的梁式转换结构时，当转换梁构件的跨度很大且上层传递的荷载较大时，可根据上下楼层柱网的轴线位置变化情况设置相应的桁架转换层进行结构转换，其有效克服了梁式转换和厚板转换形式存在的缺点，转换灵活，传力直接，减轻了梁构件的剪力负担，是一种可在超高层建筑结构转换工程中推广应用的结构转换形式。
二、转换层结构的构件设计
1、框支柱
为了保证结构具有足够的延性，框支柱的轴压比要严格控制，这使得框支柱比一般的框架柱有更大的延性和抗倒塌性能。框支柱轴压比：μN = Nmax/ （ fcbh0）
式中： Nmax —框支柱最大组合轴力设计值（包括地震作用下轴力调整） ；
fc —框支柱混凝土抗压强度设计值；
b —框支柱截面的宽度；
h0 —框支柱截面的有效高度。
一级抗震时， 框支柱的轴压比控制在0.7 以下； 二级抗震时，应该控制在0.75 以下；三级抗震时， 控制在0.8 以下；非抗震设计时，控制在0.85 以下。箍筋沿柱全高加密并采用复合箍筋，且不少于Ф10 @100。框支柱应有部分纵筋伸至框支梁以上的墙体内，延伸长度等于层高以加强上下层的可靠连接 。
2、框支梁
因为框支梁的受力很大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，而且是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂的受力构件，故设计时应设有较多冗余储备。宜在结构整体计算后，按有限元方法进行详细分析，分析和试验结构表明，在竖向荷载和水平荷载作用下，框支梁大多数情况下为偏心受拉构件，并承受很大的剪力，因此《高层建筑混泥土结构技术规程》规定了对框支梁截面高度的设计要求及框支梁截面组合的最大剪力设计值的限制条件。在竖向荷载作用下，梁端往往首先破坏，所以必须加强构造措施，伸入支座的钢筋在柱内应有可靠的锚固；负钢筋伸入梁下皮以下要大于45d 。框支梁不宜开洞，开洞时应做局部应力分析，要求开洞部位远离框支柱边，开洞部位要加强配筋构造。
3、楼板
由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，因此要适当加厚转换层楼面，建议采用厚度不小于180mm 的现浇板，这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配，并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力，也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度> C30 ，并采用双向双排钢筋网，每排钢筋的配筋率> 0.25 % ，必要時，转换层混凝土加1 %的钢纤维则抗力效果更佳；它不仅可以使同一等级的混凝土抗剪强度提高45 % ，而且可以有效的提高混凝土的抗裂性能 。转换层楼板不宜有大的开洞，当开洞时应在洞口四周设置次梁暗梁，楼板开洞位置尽可能远离外侧边，与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋砼墙围成筒体。
三、高层建筑转换层设计要点
1、高层建筑的转换层结构布置
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。
2、高层建筑转换层结构的过度受力及轴压比控制
（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。
四、结束语
综上所述，随着国民经济的快速发展，我国建筑工程行业也得到了极大的发展空间，在建筑工程施工中大量新技术、新工艺的应用，推动了我国建筑事业的高速发展。转换层作为建筑工程施工的重要内容，在建筑工程设计中必须重视其设计的科学性及合理性，只有这样才能提高建筑工程的整体质量。特别是在我国现阶段大力开发和提高现代化技术发展的形势下， 在建筑工程转换层设计中，确保其设计的合理性对提高建筑工程整体质量的提高具有重要意义。
参考文献
[1] 廖宇飚；黄小坤；；高层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究（Ⅱ）[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期.
[2] 施金平；赵明水；荣维生；；高层建筑中高位箱形转换层结构的抗震设计[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期.
[3] 谢益人；；高层建筑箱形转换层结构变形和应力分析[J]；福建建筑；2011年10期.
[4] 雷静；刘鸣；叶艳霞；；高层建筑中梁式转换层的设计及探讨[J]；基建优化；2006年02期.
[5] 魏剑侠；王彦枝；王朝霞；；浅谈高层建筑转换层上下结构刚度的设计[A]；河南省土木建筑学会2009年学术年会论文集[C]；2009年.
关键词：高层建筑；转换层；结构设计；概况
一、常用结构转换形式分析
梁式转换：梁式转换层是指在普通的现浇钢筋混凝土楼板上布置相应的托梁，以承载在上部楼层落空的各承重柱或剪力墙传来的荷载，一般多用于有大空间、大开间要求的底层结构。当需要纵、横双向同时进行结构转换时，应采用双向结构转换梁布置。
板式转换：当高层建筑结构的上下柱网、轴线相互之间存在较大错位，可考虑选择采用板式转换结构，以形成厚板式承台转换层，其下部楼层的柱网可以灵活布置。厚板转换结构多适用于上下楼层柱网极不规则的高层建筑结构转换，使得转换层上、下楼层的结构功能布置灵活。
桁架转换：在采用托柱形式的梁式转换结构时，当转换梁构件的跨度很大且上层传递的荷载较大时，可根据上下楼层柱网的轴线位置变化情况设置相应的桁架转换层进行结构转换，其有效克服了梁式转换和厚板转换形式存在的缺点，转换灵活，传力直接，减轻了梁构件的剪力负担，是一种可在超高层建筑结构转换工程中推广应用的结构转换形式。
二、转换层结构的构件设计
1、框支柱
为了保证结构具有足够的延性，框支柱的轴压比要严格控制，这使得框支柱比一般的框架柱有更大的延性和抗倒塌性能。框支柱轴压比：μN = Nmax/ （ fcbh0）
式中： Nmax —框支柱最大组合轴力设计值（包括地震作用下轴力调整） ；
fc —框支柱混凝土抗压强度设计值；
b —框支柱截面的宽度；
h0 —框支柱截面的有效高度。
一级抗震时， 框支柱的轴压比控制在0.7 以下； 二级抗震时，应该控制在0.75 以下；三级抗震时， 控制在0.8 以下；非抗震设计时，控制在0.85 以下。箍筋沿柱全高加密并采用复合箍筋，且不少于Ф10 @100。框支柱应有部分纵筋伸至框支梁以上的墙体内，延伸长度等于层高以加强上下层的可靠连接 。
2、框支梁
因为框支梁的受力很大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，而且是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂的受力构件，故设计时应设有较多冗余储备。宜在结构整体计算后，按有限元方法进行详细分析，分析和试验结构表明，在竖向荷载和水平荷载作用下，框支梁大多数情况下为偏心受拉构件，并承受很大的剪力，因此《高层建筑混泥土结构技术规程》规定了对框支梁截面高度的设计要求及框支梁截面组合的最大剪力设计值的限制条件。在竖向荷载作用下，梁端往往首先破坏，所以必须加强构造措施，伸入支座的钢筋在柱内应有可靠的锚固；负钢筋伸入梁下皮以下要大于45d 。框支梁不宜开洞，开洞时应做局部应力分析，要求开洞部位远离框支柱边，开洞部位要加强配筋构造。
3、楼板
由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，因此要适当加厚转换层楼面，建议采用厚度不小于180mm 的现浇板，这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配，并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力，也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度> C30 ，并采用双向双排钢筋网，每排钢筋的配筋率> 0.25 % ，必要時，转换层混凝土加1 %的钢纤维则抗力效果更佳；它不仅可以使同一等级的混凝土抗剪强度提高45 % ，而且可以有效的提高混凝土的抗裂性能 。转换层楼板不宜有大的开洞，当开洞时应在洞口四周设置次梁暗梁，楼板开洞位置尽可能远离外侧边，与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋砼墙围成筒体。
三、高层建筑转换层设计要点
1、高层建筑的转换层结构布置
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。
2、高层建筑转换层结构的过度受力及轴压比控制
（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。
四、结束语
综上所述，随着国民经济的快速发展，我国建筑工程行业也得到了极大的发展空间，在建筑工程施工中大量新技术、新工艺的应用，推动了我国建筑事业的高速发展。转换层作为建筑工程施工的重要内容，在建筑工程设计中必须重视其设计的科学性及合理性，只有这样才能提高建筑工程的整体质量。特别是在我国现阶段大力开发和提高现代化技术发展的形势下， 在建筑工程转换层设计中，确保其设计的合理性对提高建筑工程整体质量的提高具有重要意义。
参考文献
[1] 廖宇飚；黄小坤；；高层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究（Ⅱ）[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期.
[2] 施金平；赵明水；荣维生；；高层建筑中高位箱形转换层结构的抗震设计[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期.
[3] 谢益人；；高层建筑箱形转换层结构变形和应力分析[J]；福建建筑；2011年10期.
[4] 雷静；刘鸣；叶艳霞；；高层建筑中梁式转换层的设计及探讨[J]；基建优化；2006年02期.
[5] 魏剑侠；王彦枝；王朝霞；；浅谈高层建筑转换层上下结构刚度的设计[A]；河南省土木建筑学会2009年学术年会论文集[C]；2009年.