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摘要：高层建筑因其空间利用率高、占地面积小等优势，目前已经成为城市的主体建筑类型。与此同时，高层建筑功能属性也在增多，以商务型酒店为例，其结构中分为住宿、接待区、餐饮区、会议区等，每一类结构所需要的空间和建设结构强度也不同，这就需要在建筑结构中应用到转换层结构。通过研究转换层结构设计方案的核心内容要点，对于提高设计方案可行性有着积极的意义。
关键词：高层建筑；转换层结构；设计
前言
建筑行业发展中，高层建筑明显增多，其功能日益丰富。高层建筑融合了住宅、休闲场所、商务写字楼等功能，不同功能区通过柱网、墙体分隔，不同建筑结构主要通过转换层过渡。本文就对常见的转换层结构形式和转换层结构设计要点进行简要阐述。
1转换层的概述
1.1转换层概念
在高层建筑结构设计中，为确保房屋住宅满足住户的个性化需求，为建筑项目预留充足的内部空间，减少结构中的墙体，满足建筑使用功能。但高层建筑工程设计中，上层结构的空间较小，因此设计人员需结合实际设计墙体。在建筑墙体设计时，建筑内部的竖向杆件无法上下贯通，无法满足建筑功能的要求。而转换层结构可有效改善以上问题，最大限度的满足建筑功能方面的要求。
1.2转换层功能
转换层的结构功能较为特殊，转换层结构主要应用在剪力墙结构及框架剪力墙结构当中。此类转换层结构能够扩大转换层下部的空间，完善转换层上层和下层竖向承重结构的转换，并可结合实际改变结构的柱网，在建筑下层形成较大柱网，充分发挥转换层的功能。转换层广泛应用于外框筒的下层入口位置的转换，上部住宅下部商业或地下室的转换，最终实现结构转换功能。
2高层建筑转换层结构形式
高层建筑转换结构形式较多，常见的转换结构形式主要有梁式转换、箱式转换、板式转换、桁架转换、斜柱转换和巨型框架转换，以下笔者就上述转换结构的转换层进行简要阐述。
2.1梁式转换层
梁式转换层结构有利于高层建筑结构垂直转换，一方面保证了结构的安全稳定性，另一方面也使建筑空间得以充分利用，在转换结构中是运用最广泛的。梁式转换结构传力明确性较强，便于高层建筑施工，降低工程成本投入。但是在梁式转换层结构应用中，框支梁受力较复杂，计算时应进行应力分析，转换层上下刚度宜接近。
2.2箱式转换层
箱式转换层结构主要由单向托梁及双向托梁构成。在结构设计中为了加强上下层结合的效果，需做好混凝土浇筑施工。箱式转换层在结构刚度和整体性上优势十分明显。
2.3板式转换层
板式转换层结构是在厚板组合转换下形成的一种转换层结构。在结构设计中，为发挥板式转换层的功能，需考虑结构的抗剪能力、结构强度和抗冲切、抗剪切能力，并以此为基础明确转换板的厚度。转换板的厚度较厚，下部结构设计中也会产生较多的材料消耗，施工难度较大。为此，在使用板式转换层结构时需综合考虑多种影响因素，以提升高层建筑结构设计水平。
2.4桁架转换层
以形式来划分，桁架转换层结构主要分为两种类型，一种是空腹桁架，一种是实腹桁架。桁架转换层的承载力较强，施工人员需在结构施工中加大关键点的管理力度。桁架转换层结构设计中，要以强斜腹杆和强节点为原则。又由于其受力具有较强的复杂性，受到外部因素的影响后会产生剪切式脆性破坏问题。对此，设计者需认真准确地计算配筋的数量。
2.5斜柱转换层
应用斜柱转换结构时，水平荷载的水平较高，设计人员要以建筑平面布置为基础对其予以全面计算分析，加强斜柱的结构承载能力。另外，为有效控制水平荷载，也可采用结构拉梁维持受力平衡，高度利用结构空间。转换斜柱通常需穿过多个楼层，以减轻上下层结构水平作用力的负面作用。
2.6巨型框架转换层
巨型框架转换层结构经过了实践的检验和理论的积累，成为了转换层结构设计中的主流发展趋势。巨型框架转换层主要由竖向筒体和巨型梁构成，结构的抗震性能优越，也符合超高层建筑结构对转换层结构的要求增强了结构的安全性和稳定性。
3基于实例的高层建筑转换层结构设计分析
某工程建筑为高层商住一体楼，共29层，其中地下2层，地上27层。地上1~3层为商铺，每层层高4.5m，第4层为转换层，层高为5.7m，5层及以上各层为住宅，采用剪力墙结构，层高均为3m。结构体系为部分框支剪力墙结构，建筑总高度为88.65m（含室内外高差0.45m），工程抗震设防等级6度，地震基本加速度值为0.05g，建筑的场地类别II类，设计特征周期值为0.35s，属于稳定适宜建筑场地。
3.1转换层结构布置
通过了解大量案例及试验数据可知，在转换层处上下竖向承重构件发生变化，对建筑抗震不利。转换层结构应避免结构沿竖向刚度突变，对于底层大空间可通过提高混凝土强度和加大框支柱和落地剪力墙的尺寸等措施来提高楼层的抗侧刚度。在竖向构件布置时应将上部部分混凝土墙落地，在建筑物周边布置一定量的混凝土墙，使转换层上下层刚度比宜接近。通过转换的混凝土墙宜尽可能的落在转换主梁上，对不能落在转换主梁上的混凝土墙采用转换次梁进行转换。对于托柱转换梁在转换层宜在托柱位置正交方向的框架梁或楼面梁来平衡柱底的弯距。
3.2转换层构件的设计
根据建筑上下结构中的空间大小进行设计，合理布置结构柱网跨度距和落地剪力墙数量。为提高转换层以下各层的抗侧移刚度，应在设计计算时布置一定量剪力墙以提高结构的抗侧移能力。为保证转换层以下结构具有足够的延性，对框支柱设计时应严格控制柱子轴压比，使框支柱比一般的框架柱具有更大的延性和抗倒塌性能。转换梁受力很大且受力情况复杂，是保证结构抗震性能的关键部位，框支梁不仅承受竖向荷载还承受着水平荷载，在大多数情况下还是偏心受拉构件，承受很大的剪力，故在设计计算时应对框支梁留有一定的冗余储备，加强框支梁抗剪、抗扭能力，对框支梁采取一定的加强构造措施，其构造措施应满足相关规范要求。结构上部的水平剪力通过转换层向下传到下部结构，因此转换层楼板在平面内承受很大的水平力，同时楼板对转换大梁的侧向刚度和抗扭能力具有一定提高作用，故在楼板设计时应加厚楼板厚度，加强楼板钢筋，转换层楼板厚度一般不应小于180mm，配筋应双层双向通长布置，楼板配筋率应不小于0.25%，楼板开洞时应在洞口周边布置梁。
3.3转换层抗震设计
地震影响会使建筑受力情况发生改变，当高层出现损坏时力会集中在转换层进行持续破坏，结合结构位置将抗震设计融入转换层结构设计内，结合高度、抗剪等方面综合因素进行抗震性能设计。本工程由于采用了部分框支剪力墙结构，建筑高度为88.65m，抗震设防烈度为6度。转换层（4层）属于高位转换，1层至转换层及转换层以上两层为剪力墙的底部加强部位。框支柱和底部加强部位的落地剪力墙抗震等级应提高一级，抗震等级为一级，转换层以上两层非落地剪力墙的抗震等级为二级，非底部加强部位的剪力墙的抗震等级为三级。框支框架抗震等级为二级。转换层越高，地震的发生越容易产生对建筑物的破坏。
结束语
了解转换层结构中应结合的设计方法及类型内容，对空间、受力、材料等相关要求进行了设计分析，明确转换层所要保障的结构安全进行了施工、实例等方面分析，对结构设计中需要控制的性能、材料进行了分析要求。
参考文献：
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