王新宇

摘 要：在高层建筑结构设计中，转换层结构设计属于设计中十分关键的一个环节，针对于此，本文简单分析了高层建筑的转换层结构设计中的相关内容。

关键词：高层建筑；转换层结构；结构设计

1 前言

转换层是高层建筑中应用较为广泛的一种结构，其可以有效提升建筑的质量及使用性能，设计人员必須要做好高层建筑结构转换层的设计工作。

2 高层建筑转换层结构的设计要求

高层建筑为适应现代发展的需要，趋向于多功能和多种用途的发展。为了使高层建筑功能的要求得到满足，在高层建筑结构的底部，如果上层竖向构件不能直接连续贯通落地的话，就需要考虑转换层的设置，将转换层结构构件合理的布置在转换层中。如果高层建筑中上部楼层的结构体系和下部结构体系有着较大差异的话，就需要在结构体系发生改变的楼层内进行转换设计。在部分框支剪力墙结构中，上部空间较小，主要是剪力墙结构，底部空间较大，主要是落地剪力墙和支撑上部剪力墙的框支框架共同形成的。这种结构类型的适用范围较广，由于其底部空间较大，能够满足多种类型的建筑要求，底部应用如餐厅、商场、车库等，上部应用如住宅、公寓以及宾馆等。

3 高层建筑常见的转换层结构形式

3.1 梁式转换层

在梁式转换层结构中，中底部是大空间的框支剪力墙结构体系，上部剪力墙被固定在框支梁上面，整个结构体系凭借框支柱的支撑作用产生。应用双向梁布置能够达到相应的纵横向转换。在高层建筑结构设计中，由于施工简单，传力精确的优点，梁式转换层使用非常多，当遭遇上下轴线要求错位布置的时候，增设较多的转换梁会对空间受力产生影响，此时造成受力情况较为复杂。

3.2 桁架式转换层

桁架式转换层受力路径清晰，应用灵活且抗震能力较好。这种结构形式主要是从梁式转换层结构发展演变而来的，桁架式转换层一般由钢筋混凝土构成，其上下弦杆及腹杆截面尺寸较小，在转换层的上下楼面结构层内，整体性能较好。但是施工方法较为复杂，需要专业的有着熟练知识的技术人员施工，施工难度较大。该结构设计的重点是节点设计，应加强上、下弦杆与框架柱及竖向腹杆的连接构造，同时在施工中对节点部位要求也较高。

3.3 箱式转换层

当转化梁截面积较大且一层楼板无法达到平面内楼板刚度的假定值的时候，应该设置箱式转换层。在转换梁底和梁顶之间增加一层楼板，构成箱形梁，以使得假定值与实际值更接近。通常箱式转换层能够在整个平面分布，和周围建筑互相环通，最终形成箱式转换层。并且它还可以以设备层来应用，约束性强、转换梁刚度大、上下之间能够均匀传力。针对设计这类转换层，要求添加非常多的设备洞，复杂的施工技术也增加了工程造价。

4 高层建筑转换层结构设计的要点

4.1 转换层结构的布置

①确保上层建筑结构的稳定性，可以采用转换大梁、桁架、空腹桁架、斜撑、箱形结构等来保持稳定性；②内筒贯通落地，并在底部增加墙的厚度，确保筒体结构的整体性。建筑的落地剪力墙同样需要在底部增大墙体厚度，并保证其间距，避免出现楼板错层现象，保障结构的整体性和刚度，以防止转换层下部结构受到破坏而影响整个建筑的安全；③框支剪力墙转换层上层墙体不能安置边门洞，中柱上方也尽量不要安置门洞，防止转换部位破坏。如要安置门洞的话可在墙体中部安置门洞，保障受力均匀；④转换层结构上部的墙、柱应直接落在主要转换构件上，如框支主梁。

4.2 转换层结构的选型

对于目前的高层建筑，若实施转换时选择的是厚板，会发生下面几种情况：首先，较多用量的板材以及混凝土，会提高投资成本，增加了施工的困难系数；其次，复杂的结构受力情况，使得计算起来十分繁琐，假如选择箱形结构作为转换层，这种结构能够确保结构的整体性，也能够保证结构中竖向构件的合理传力。但在具体的设计过程当中，这种转换层的转换方式十分复杂，分析起来也十分繁琐，加上技术水平不高，会造成具体设计工作非常困难，施工难度较大。如果使用梁式转换层，相对来说是非常的经济合理，并且设计起来也非常简单，施工难度低，传力路径非常清晰。

4.3 转换层结构抗震设计

为了保障高层建筑整体的抗震性能，就必须保障转换层结构的抗震性能。在水平地震作用时，一般倾覆力矩的分布曲线在转换层结构处出现转折，因此转换层的内力较大，需要全面考虑地震作用的影响。可以通过振型分解反应谱法或者时程分析法来计算地震作用。8度时，还要考虑竖向地震的影响。转换层结构的计算内力应乘以放大系数，以确保其安全性。高位转换对抗震性能十分不利，应避免在3层或是3层以上进行转换，否则应提高结构的抗震等级。设计中还应注意控制框支柱的轴压比。

4.4 剪力墙的科学设置

剪力墙会跟随建筑高度的增加而发生变化，并且，伴随高度的增加剪力墙也会发生变化。所以，应优化并加强剪力墙框支柱的设计。剪力墙框支柱的均匀性，包括框支柱之间距离的科学性一定要符合相关规范，通常支柱和支柱之间的距离应该控制在11米的范围内。根据高层建筑结构空间布局的不同情况，例如抗压力和应力大小要求的差异，应该合理调整剪力墙的相关设置。在转换大梁的设计过程中，设计人员应该充分了解梁体的整体受力情况，合理进行转换梁两端的结构处理，最终确保结构转换层的整体性能，并且使得高层建筑结构整体的性能也能够得到相应的保障。

4.5 转换层的计算要求

转换层结构的分析计算需要对整体结构进行分析，根据三维空间协同工作计算位移和内力。同时注意，在完成整体分析后还要对受力复杂的转换层部位进行精细分析，可以采用平面有限元分析法。建筑底部为1、2层大空间时，一般采用转换层上下等效剪切刚度比来反映结构刚度的变化，非抗震设计时，此值不应大于3；在抗震设计时，此值则不应大于2。如果转换层在3层或以上，则要求其侧向刚度不小于相邻上部楼层的60%。在抗震设计时，如果采用的是高位转换的话，转换层上下等效侧向刚度比不应大于1.3。

5 结语

综上所述，随着高层建筑的不断发展，带转换层的高层建筑结构越来越多，设计人员在高层结构设计中，要对结构转换层的具体形式和内容有深入了解。

参考文献：

[1] 张林晨.高层建筑转换层设计的探讨[J].住宅与房地产，2016.

[2] 呼延，竞飞.带结构转换层的高层建筑结构设计[J].中国新技术新产品，2016（10）.

[3] 魏纯虎.高层建筑中转换层结构的设计[J].低碳地产，2016（18）：413.