张依泽

（天津市建筑设计院，天津 300074）

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。高层建筑转换层结构要想做到结构布局合理，就需要相关人员做好设计工作，以保障其受力均匀，并使结构具有足够的稳定性。

1 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。在实际的设计过程中，设计工作人员应该从建筑的整体出发进行考虑，对建筑转换层进行设计时，应选择合适的受力传输路径，实现对建筑结构的优化设计，对其中可能出现的问题进行分析，尽可能的降低其对建筑质量的影响。在高层建筑转换层结构设计中要注意尽可能的减少转换，在布置转换层上下竖向抗侧构件时要充分保障水平转换结构的可靠性，减少复杂转换，避免多次转换。

2 高层建筑常见的转换层结构形式

2.1 梁式转换层

现阶段高层建筑中应用最为广泛的一种转换层结构就是梁式转换层结构，即也就是上部剪力墙在框支梁上，框支梁由框支柱来支撑的结构受力的结构体系。该方式主要是将墙或柱支承于框支梁，结构简单，施工成本低。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而稳固。

2.2 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结构构成，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。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。设计工作人员应该保证上弦节点和上部集中荷载中心对齐，实现了受力均匀，使得其作用最大化，在上下弦及斜拉腹杆中施加预应力，一定程度上减少了相应构件的截面，也优化了受力状态。

2.3 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。该结构形式是单向、双向托梁和上下层楼板共同作用形成，整体性能较好。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。其优点是顶部和底部约束强、刚度大、上部和下部传力均匀等等,但其建设施工复杂和成本较高。

3 高层建筑转换层结构设计的要点

3.1 转换层结构的布置

结合高层建筑整体的结构状况，充分考虑不同层的受力特性。根据不同结构受力的传递性，需要选取可靠的受力结构作为整个转换层的核心结构。根据大量的实践结果可知，转换层底部的设置高度越高，所导致转换层所在层的上下两层刚度变化也就越大，荷载作用下的转换层上下层内部传播途径的突变就更加明显。在设计转换层结构时需要让内筒贯通落地，并在底部增加墙的厚度，确保筒体结构的整体性。建筑应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。转换层结构上部的墙、柱应直接落在主要转换构件上。在具体的建筑设计中一定要使转换层的刚度得到保证。

3.2 转换层结构抗震设计

在一般的建筑设计过程中，转换层以上通常是纯剪力墙结构，转换层以下通常是框架——剪力墙结构，所以建筑的抗震等级要严格按照相关的规范进行设计。抗震设计是转换层结构设计的关键，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。在实际设计过程中必须要能够保证底部大空间各楼层的抗震可靠性。通常情况下在实际计算过程中，底层水平地震力都应该由落地剪力墙来承担，各剪力墙承担的水平地震力则是按照它们等效刚度比例来进行分配的。因此，设计人员在布设结构转换层的过程中，需要适当减少高层建筑垂直方向的构件，将转换层设置在楼层较低的位置，保证高层建筑实际的抗震效果。

3.3 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。对剪力墙的分布状况进行调整，依据实际情况适当的增强剪力墙的厚度，选择一些强度较大的混凝土进行施工提高建筑的抗震性能，尽可能不采用板式转换结构。在设计中应该尽量避免转换层上下结构刚度产生突变。为了能够有效解决这个问题，一方面是要减小上部刚度，对于那些能不设剪力墙的部位就不设剪力墙；另一方面是要加大下部刚度，在设计中主要是要在底部大空间层适当部位设置若干落地剪力墙，这些剪力墙在布置的过程中必须要保证均匀对称。同时应优化并加强剪力墙框支柱的设计，要求剪力墙的框架支柱必须均匀疏密，并将它与支柱之间的距离控制在合理的范围内，使得高层建筑结构整体的性能得到相应的保障。

4 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，在转换层结构的设计过程当中，需要选用适当的转换形式，合理的布置转换构件，使受力简单直接，并通过整体计算和局部分析来保证整体结构的安全和转换层结构的可靠，保障建筑的整体质量。