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摘要：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设计提出了更高要求。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。本文主要分析了高层建筑转换层结构的设计要点。
关键词：转换层结构；高层建筑；结构设计
引言：高层建筑结构转换层设计是一项非常复杂的工程。从力学的角度分析，可以看出高层建筑转换层的上下层内力比较集中，并且地震力集中，设计起来非常困难，这也逐渐成为高层建筑设计的重要问题之一。
一、高层建筑转换层结构的作用
结构转换层当前被广泛应用于高层建筑的结构设计中，利用结构转换层，可以在一个高层建筑的内部，实现其空间的多方面应用，从而最大程度满足人们的生活工作和娱乐需求，同时也能够增加高层建筑的价值。另外，高层建筑的结构转换层具体作用还包括：增加室内使用面积。高层建筑的结构转换层，能够打破传统建筑的使用局限性，防止上部竖向结构伸延造成的建筑内部使用空间限制，扩大了相邻剪力墙之间的距离，从而使得建筑内部的空间扩大，在一定程度上增加了建筑的室内使用面积，可以对高层建筑内部的空间进行多样化的设计和规划，从而提高建筑内部的空间利用率。增加建筑出入口的数量和宽度，提高人们的生活便利性。
二、高层建筑转换层结构的类型
高层建筑转换层可以实现结构变化较大楼层间荷载的传递。建筑转换层结构具体如下几种形式：第一，梁式转换层。目前梁式转换层应用最为广泛，其设计和施工简单，受力明确，较经济，一般用于底部大空间框支剪力墙结构体系。当需要纵横向同时转换时，一般采用双向梁布置。第二，板式转换层。当上部剪力墙布置复杂，上、下轴线错位较多，用转换梁结构难以直接承托时，而采用主次转换梁则受力复杂，此时需采用厚板式转换结构。板式转换结构具有上部墙体及下部柱网可灵活布置，不受结构轴网限制等特点。它的不利之处在于，结构构件自重大、结构层间刚度大、材料消耗大、不经济。第三，箱型转换层。当转换层上、下板厚较大，与中间托梁一起共同工作时，形成箱形转换结构。箱形转换层可用于上、下层结构形式转换、柱网尺寸扩大及轴线错位等。第四，桁架式转换层。当底部大空间柱距较大时，转换梁截面也很大，常常达到楼层的整个高度，若不开洞，则该层无法利用，此时可采用桁架式转换，但构造和施工复杂。
三、高层建筑转换层结构的设计要点
1、框支柱设计
框支柱的截面大小受轴压比和剪压比的影响，而框支柱的延性又与轴压比及配箍率有关联，因此要严格控制好框支柱的轴压比和配箍率。为了加强框支柱的安全性，要对应的增大框支柱柱端的剪力及其弯矩。在程序计算中，由于楼板刚度被设为无限大，水平剪力受竖向刚度控制，及底部框支柱的刚度相比剪墙的刚度要小很多，导致框支柱最终得出的剪力结果很小。但是在实际情况中，可能会出现楼板变形、剪力墙有裂缝而导致刚度缩小，从而提升了框支柱的承受剪力，因此对增大框支柱的剪力又单独作出了规定。同时，需注意转换层在上下部中的连接要更加牢固，可以利用框支柱的纵筋来完成，把框支柱伸入在上部墙体内的纵筋延伸到一整层，而在墙体外的纵筋就将它们伸入到转换层的梁板内，达到固定要求。
2、楼板设计
转换层楼板在高层建筑工程转换层设计中发挥着十分重要的作用，也是转换层结构构件设计的一个重要部分。框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。从楼板自身情况来看，其在转换层结构中本身就要承受较大的平面内作用力，这也导致转换层楼板更容易产生较大的变形，要实现对这一变形程度的有效控制，就必须从设计环节对楼板刚度进行有效的加强，要达到这一目标，首先可以从转换层楼板的施工材料优化着手，通过采用高强度等级的混凝土材料、钢筋材料等，并适当增加楼板厚度，提高配筋率，有效增强转换层楼板的刚度；其次可以根据实际需要对转换层以上的两层及以下所有楼层的楼板进行刚度强化处理，从而保证高层建筑工程整体的稳定性要求。
3、剪力墙设置
在进行高层建筑结构转换层中的剪力墙设计时，设计人员必须考虑建筑的实际情况，根据设计要求，合理地设置剪力墙的数量和位置。这样不仅能够提升结构转换层设计的效率，同时还极大地发挥结构转换层在高层建筑当中的作用。通过计算确定位剪力墙的位置，并且根据楼层的受力情况设置适量的剪力墙。对于落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚。设计人员在进行转换梁的设计时，还需要对结构梁两端部分的结构进行一系列的优化，这样才能有效地控制短肢墙内力和结构承受应力。
4、抗震设计
抗震设防目标是高层建筑设计中一个重要的设计指标。在进行转换层高层建筑设计时，需要满足设计结构的延展性要求，严格遵守多道设防的设计原则，保证转换层高层建筑的稳定性和可靠性，通过多道防线可以使得建筑物在震动中受到的破坏最小，当第一道防线被破坏之后，第二道防线就开始发挥作用，这样能够保障建筑物不会发生整体性塌方，从而造成较大的破坏。另外，需要转换层高层建筑3层及以上的部分设置部分框支剪力墙结构的转换层，相关构架的抗震等级需要依照国家相关的标准进行。此外，还需要配备相关构件抗震性能的构造措施，以此有效地提升建筑物的抗震等级，增加高层建筑物转换层的抗震效果。
四、工程实例
下面以中山市某商住小区为例，来介绍转换结构在工程中的应用。
图一，标准层中箭头处的两个框架柱，首层时位于大堂，严重影响了建筑的使用功能和美观性；图二，标准层剪力墙的长度太长，导致了首层架空层通道尺寸过小，影响正常使用体验，因此均在二层楼面采用转换梁的方式，托柱拖墙，满足了首层的使用。
图二
五、结束语
总而言之，转换层结构能够满足不同建筑的转换层结构柱轴线、上下墙在构造上的要求，合理布置构件，使整体结构受力均匀，尤其适合功能繁多、体型复杂的结构，可以实现高层建筑物的各种功能，更好彰显高层建筑优点。在转换层设计的时候，需要根据高层建筑的结构性能和结构框架要求，采取有效的设计方案进行结构转换层的设计，最大限度地提升结构转换层设计方案的科学性、可靠性、规范性、可行性，从而为带结构转换层的高层建筑结构设计水平的全面提升奠定基础。
参考文献：
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