中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司 河北秦皇岛 066004
摘要：近年来, 随着我国经济的持续快速发展, 人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化。作为高层建筑的重要组成部分，转换层结构的设计质量对于整个建筑的安全与稳定效果有着直接的影响。转换层结构还发挥着承上启下的作用，同时该结构也是建筑的核心组成部分。本文简要地介绍了带转换层高层建筑结构中转换层的主要结构设计概念，并结合实际对高层转换层结构形式及应用进行了浅要的分析与探讨。
关键词：高层建筑、转换层、结构设计、要点研究
一．高层转换层的基本概念
在开展高层建筑的结构设计工作时，为了能够满足居民对于房屋住所的不同需求，往往需要为建筑项目预留更大的内部空间，同时还要对建筑工程的网柱进行扩大，尽可能降低墙体的数量。但是，对于高层建筑工程而言，其在上层结构中需要开设相对较小的空间。为达到这一目的，就需要设计多层墙体。在进行整个建筑的结构设计工作时，由于建筑内部的竖向杆件不能上下贯通，因而不能满足建筑结构设计的整体效果与功能方面的需求。这一过程中，通过转换层结构的应用能够有效解决上述问题，进而可以满足建筑项目在功能方面的各种需求，通常将这一高层建筑结构称之为转换层结构。
二．高层建筑转换层结构形式
1.梁式转换层：梁式转化层是高层建筑中最为常用的转换层结构，其载荷力传导直接，同时其结构设计和分析简便，成本造价较低。梁式转化层结构采用转换梁作为承载结构，分为托墙和托柱两种方式，其施工材料可以采用钢筋混凝土、预应力混凝土和钢结构。在实际工程中，转换梁的跨度要综合考虑上层墙体的层数，其常用的跨度为 6~12m，转换梁结构设计选择与受力性能以及形式有直接关系，托柱式转换梁界面的设计可以按照普通截面的配筋计算方式，如果上部的承载部分为上部斜杆框架，应采用偏心受拉构件界面设计，而对于托墙式的截面设计，要计算其纵向钢筋的分布状况，对开门较多的墙体，也可以采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法。
2.箱式转换层：当转换梁截面过大时,设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无 限大 的假定。为了使理论假定与实际相符,可在转换梁顶与梁底同时设一层楼板,形成一个箱形梁,箱形梁转换结构,沿建筑周边环通构成“箱子”,即箱式转换层,箱式转换层的优点在于,转换梁的约束强、刚度大、整体工作效果好,上下部传力较为均匀 ,并且建筑功能上还可将其作为“设备层”缺点是转换梁中开设备洞较多,施工复杂,且造价较高。
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，需考虑建筑的抗剪能力、结构强度和抗冲能力，并以此为基础明确转换板的厚度。转换板的厚度一般较厚，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。
4.桁架转换层：当高层建筑下部为 大空间商场,上部为小空间客房或写字楼,且需设备层时,也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙,而管道则可利用桁架间的相互穿行。采用桁架转换结构时,一般宜跨满层布里,且上弦节点与上部密柱或墙 肢形心宜对中团。析架式转换层的框支柱柱顶弯矩和剪力比其他几种转换型式相对较小。但此法施工复杂程度较高,且对于轴线错位布一时难度较大。
5.斜柱转换层：应用斜柱转换层结构时，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考察，高度关注结构设计的科学性。另外，为有效控制水平荷载，也可采用拉梁或圈梁维持受力平衡，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。
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。
三．高层建筑中转换层结构设计的应用分析
1.结构设计和布置
设计时，因为竖直方向上的钢筋混凝土构件无法达到上下贯通的效果，因而设计的首要任务就是进行转换构件形式的选择，确保建筑结构有着良好的稳定性能。此外，在竖向构件的布置时也要具体情况具体分析。一般来说，转换层设计中常用到的转换构件主要包含以下几种：①就是转换大梁以及桁架、空腹桁架结构；②由于不同的高层建筑在结构方面存在较大的差异，因而设计工作中要合理应用斜撑、箱形以及厚板结构。设计过程中，如果选用筒体结构作为高层建筑工程的转换形式，那么要确保内筒贯通落地。为确保结构的安全性，往往在设计时要对墙壁结构的厚度进行适当的增加。通过进行上述的改进工作，可以确保筒体结构在刚度和整体性方面满足安全性方面的要求。与筒体结构相同的是，在对框架剪力墙结构进行设计时，也需要按照上述要求进行设计，确保结构贯穿落地，并且要对墙壁做出加厚处理。
2.模板支撑设计
在进行梁板支撑的选择时，要对建筑结构做出相应的分析。由于高层建筑的转换结构有着较高的复杂性，并且梁柱内部的钢筋分布相对密集，对于混凝土、钢筋的消耗量较大，因而对于模板承重要求较为严格。通过对转换层的受力状况进行分析之后，可以选择合理的模板支撑系统，确保支撑结构的承载力与自身稳定性能达到设计要求。
3.过渡设计与防震设计
通过分析可以看出，转换层结构由于受到结构形式以及梁柱构造等因素的影响，其受力状况大多比较复杂。一方面，该结构要能承受整座建筑的总体重量，另一方面还要起到功能转换的重要作用。因而，一旦设计工作不达标，或者转换层设计工作存在不合理的问题，那么将对建筑整体的抗震效果造成严重的威胁。同时，由于转换层需要满足相应的跨度要求，并且在截面上也较大，因而设计工作中要对转换层的合理过渡设计引起重视，这也是转换层设计的一个要点。“强柱弱梁”思想的应用，能够有效提高高层建筑的抗震效果。
4.钢筋设计
设计工作中，需要重点对钢筋的绑扎次序引起重视，同时还要确保钢筋的制作尺寸能够满足建筑的受力方面都要求。需要注意的是，设计过程中要做好钢筋间的避让，不断提高钢筋穿插的合理性效果。一般来说，由于梁柱节点位置处的钢筋相对密集，在含钢量方面急剧增加。同时，这一位置处的主筋相对较长，一些转换层设计工作中往往会用到工字钢，因而要做好钢筋间的避让设计。要根据建筑工程的实际状况合理设计钢筋的绑扎顺序，对于钢筋的制作尺寸进行仔细的研究，在确保安全性的前提下，尽可能降低工程造价。
5.落地剪力墙设计
洞口结构是设计过程中常用到的问题，在进行设计环节中，要对洞口的布置进行严格的把控，一般来说要将洞口设计在墙体的中部位置。此外，设计时还要对落地剪力墙之间的间距进行研究，非抗震状态下间距要控制在 36m 之内；在进行抗震设计工作中，其间距也要控制在 20~24m 之间。
结语：
高层建筑转换层结构是建筑物中关键的一环，其设计在高层建筑设计中发挥了极其重要的作用，具体设计工作中，其结构设计要从工程实际、建筑空间分布、建筑结构受力、承载力分布等多个方面进行考虑，计算工作中要对多方因素进行整合与分析，有效提高转换层设计工作的合理性。另外，要强化关键施工要点的设计，严格遵守施工流程，提高工程整体质量。为高层建筑转换层提供切实可行的实践经验和参考价值。
参考文献
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