深圳市森磊镒铭设计顾问有限公司 518000
摘要：随着社会的不断进步，人们对建筑的使用需求越来越高，高层建筑也朝着复杂化、多功能化、综合使用性能的方向发展。如何合理选择转换层结构形式，设计转换层结构成为了当前的一个重点问题。本文主要探究了高层建筑转换层结构设计要点及注意问题，以供参考。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计
引言
随着我国经济的快速发展，建筑业的发展进程不断加快，高层建筑逐渐成为城市发展中的主要建筑结构，转换层是建筑结构中的重要部位，可以更好的体现建筑结构的多样性。
一、转换层的内涵
在高层建筑中转换层的主要内涵就是指在高层建筑的某一层上设计出一个过渡层，其上半部分是设计者利用多个墙体的设计组合成小的空间，在这个空间里人们可以实现居住或办公的用途，下半部分所采用的则是较少的墙体组合从而形成一个较大的空间，可以作为商场的建设需求，但是在这一过渡段的建设中要将上半部分和下半部分之间很好的连接在一起，而竖向的杆件是不能够很好的满足设计的需求的，所以在设计的过程中要使用水平转换的形式来进行结构上的设计工作，只有这样才能使转换层实现其在高层建筑中的使用功能。
二、转换层结构布置
在转换层结构布置中，由于底部转换层结构、上部竖向构件不能直接连通落地，从而就需要可靠安全的转换层构件。根据目前的研究结果以及工程经验，在高层建筑转换层设计中，可以使用的转换构件有：析架、斜撑、空腹性析架、转换式大梁、厚板以及箱形结构等形式。由于框支柱和落地式剪力墙对防止转换层下部结构在地震中倒塌具有重要作用，故在筒体结构设计中，筒体上下必须根据刚度要求适当增加墙厚。同时，框支剪力墙必须拥有足够的剪力墙，进行上下贯通，在长矩形框支剪力墙非结构中，落地剪力墙必须根据施工要求，按照原有规程进行设计，或者采用落地柱周边不能有错层的规定。这不仅是对转换层下部结构的保障，也是对抗震结构的严格要求，在尽量减小内力突变的同时，控制好刚度突变，缩短转换层架构传递。
三、转换层结构的设计要点
结构转换层是指建筑上下部差异较大时，建筑结构通过上下部不用的结构形式布置，如底框-抗震墙结构，结构上部采用抗震性能较好的抗震墙结构，底部使用大空间框架，在保证建筑的适用的同时，保证建筑上下部结构的安全。理论上，建筑结构底部受力比较大，上部结构受力较小，因此需要在结构的底部布置较多的抗震墙或密柱等形成具有较大刚度的底部结构，上部可逐渐减少结构竖向抗侧力构件；但建筑设计往往是底部需要大空间的结构，上部布置空间较小的结构，这时就需要布置建筑结构转换层，以保证上部结构力进行可靠的竖向传递。
1、梁式转换结构
梁式转换结构是指结构下部采用巨型框架，利用钢筋混凝土梁、钢骨梁、预制钢筋混凝土梁来承受上部密柱或抗震墙结构的一种转换形式，结构传力明确，竖向导荷路径比较明确，容易计算，因此应用比较广泛。缺点是：结构竖向层数较多，因此需要梁的截面较高，因而使得结构的自重和抗侧刚度较大，地震反应也比较大。梁式转换结构的传力途径是上部结构墙（柱）－梁（转换）－下部墙（柱），传力直接，结构设计时，应保证转换层结构下部有足够的刚度，弱化转换层结构上部结构的刚度。当上部墙体长度小于装换梁计算跨度的2/10时，近似忽略梁与上部结构墙体共同作用，结构计算应按照梁杆系模型进行分析。其余情况下，应按照实体有限元模型进行计算。
2、桁架式转换结构
梁式转换层的另一种发展即为桁架式转换结构。其承重结构一般是由榀量相对的较多的钢筋混凝土桁架所组成，在转换层的上层及下层楼的结构层内分别设置上弦杆及下弦杆，并在层间设置腹杆。该结构相对于梁式转换结构，具有许多优点。其整体性更高、受力路径与状态更加清晰，设计是便于分析及计算受力情况；桁架的高度较大，因此下弦杆的截面面积小，占用空间十分有限，因此转换层不仅能作为设备层，还可以用作他途；自身重力小，提升了外力的承载力；管道安装与维护上较为方面及抗震性能优良等。但其也存在某些固有缺点，节点荷载状况的影响因素众多，设计有一定的难度，且楼层的高度较小时，斜压腹杆会成为超短柱，出现地震时，节点较为薄弱，极易被破坏。
3、厚板转换结构
厚板结构是指利用厚板承受上部抗侧构件传来的地震力的结构形式，厚板通常布置在结构的底部。厚板结构受力比较复杂，上部剪力墙传来的荷载形式复杂，分布不规则，上部有剪力墙的位置厚板受力比较大，厚板角部受力较小。在对厚板结构进行竖向内力分析时，应考虑整体弯曲和局部弯曲的叠加效应。受板厚的影响，结构自振频率增加，在相同的策动力激励下，结构竖向动力反应增加。厚板结构除了弯曲应力之外，还存在薄膜应力，随转换层上部结构的层数增加，厚板薄膜应力变化较大，应将转换层上下结构作为一个整体进行分析。
结构设计时，取结构板厚为下部支撑点距的1/4～1/3，局部可根据剪力墙的位置进行增减，以减轻结构自重，提高结构的经济性。在柱、剪力墙位置，须对厚板进行抗冲切验算。考虑厚板大体积混凝土的收缩应力，应在厚板上下抗弯钢筋之间配置双向水平钢筋网和竖向钢筋。
四、转换层结构设计中应注意的问题
1、转换层结构刚度选择
在实施转换层结构设计时，存在着转换层构造刚度合理值的问题。当转换层刚度太大时，一方面引发地震反应与突然增大结构竖向刚度，让转换层上下层处于更加不利的受力状态，另一方面增加材料用量，结构经济性不科学。当转换层刚度太小时，上部框支部分的竖向构件和别的竖向构件之间也会发生相对大的沉降差，从而在上部构造中和这部分竖向构件相连的水平构件中形成显著的次应力，造成增加其配筋。这一点在正交主次转换梁构造中的转换次梁中表现最为突出，这时不但转换次梁要选用合理的截面尺寸，还要确保转换主梁具备充足的刚度，以减小由于转换主梁挠度引发转换次梁的支座沉降而造成上部结构构件形成的次应力。
2、考虑不同层受力状况的影响
高层建筑之所以需要使用结构转换层，主要是因为其层数过多，而内部的功能性比较强，内部空间的利用状况不同，这就导致了高层建筑内部，不同层之间的受力情况存在很大差异，受力复杂。所以在进行高层建筑的结构设计时，必须要考虑到每一层的受力情况，和影响其结构稳定性的因素，在设计时，需要对这些因素和问题进行针对性的设计。在设计工作之前，设计人员需要对高层建筑每一层的具体设计情况进行了解，根据其结构设计和受力情况进行转换层的设计优化，计算出合理的受力情况，精准计算结构转换层周围的应力值，并在规定的范围内适当调整结构转换层的规格和性能，保证结构转换层的有效利用。
五、结束语
高层建筑的出现极大提高了土地资源的利用率，实现了建筑物多功能化应用的需求，但是楼层高度的增加及其空间分布对转换层的施工提出了更高要求，因此，高层建筑转换层结构设计要满足建筑结构上部空间较小、下部结构空间开阔的要求，并提高转换层结构设计的合理性。
参考文献：
[1]张林晨.高层建筑转换层结构设计的探讨[J].住宅与房地产，2016，21：70.
[2]杨永康.浅谈高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].中华民居（下旬刊），2016，10：113-114.