摘要：随着现代高层建筑综合化、多功能化发展，在同一竖直直线上，不同的楼层开始有不同的用途。高层建筑转换层结构设计作为当代建筑设计的重要内容，必须根据高层建筑转换层结构布置、要求，再结合抗震设计以及配合比原则，从根本上保障转换层结构设计的合理性、科学性。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计
引言：从力学的角度来分析，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直受到国内外的高度重视，为了保证设计的舒适安全，必须要对高层建筑的结构变化处设置转换层，因此，本文对高层建筑中转换层结构设计的研究有着十分重要的现实意义。
1.转换层结构的定义及其布置原则
1.1定义
建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换层。
1.2布置原则
由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应是下部刚度大，墙体多、柱网密，到上部渐渐减少墙、柱的数量，以扩大柱网。这样，结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此，为满足建筑功能的要求，结构必须进行“反常规设计”，即将上部布置小空间，下部布置大空间；上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱。为了实现这种结构布置，就必须在结构转换的楼层设计水平转换构件，即转换层结构。
2.高层建筑中转换层结构的类型及特点
2.1梁式转换层
一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时，则采用双向梁布置。梁式转换层的设计和施工均较为简单，传力较为明确，是目前应用最为广泛的转换型式。它的缺点在于，当上下轴线错位布置时，需增设较多的转换次梁，空间受力较为复杂，此时应对框支主梁进行应力分析。
2.2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，一般宜遍布全层设置，且宜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”；缺点是转换梁梁中开设备洞较多，施工复杂，且造价较高。
2.3厚板式转换层
当上下柱网错位较多，难以用梁直接承托时，则需做成厚板，即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。板式转换层的优势在于，下部柱网受上部结构布局影响较小，可灵活布置。厚板刚度很大，形成一个承台，整体性较好，而且施工也较为便捷。但由于厚板自重很大，地震作用也大，容易产生震害。并且材料耗用多，经济性也较差。
2.4桁架式转换层
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，且需设置管道设备层时，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空间穿行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用桁架转换结构时，一般宜跨满层布置，且上弦节点与上部密柱或墙肢形心宜对中。
3.高层建筑中转换层结构的设计要点
3.1转换层结构布置
在进行高层建筑转换层结构布置时，如果底部转换层位置过高，那么会影响到上下高度的突变，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及简体就容易出现裂缝现象，框架的支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。所以说，转换层的位置如果是过于高，就会对抗震产生不利的影响。
底部带的转换层结构中，其上部的一些竖向构件不能够直接连续的贯通落地，所以说，要设置一种较为安全的转换构件。按照相关的研究结果显示，转换构件能够运用箱形结构、斜撑、厚板、转换大梁等形式，在地震区对于一些转换厚板的使用经验是比较少的，可以在一些非地震区采用，在一些大空间的地下室中，因为其周围有着约束的作用，而地震的反应也低于上部的框支结构，所以，在7度到8度的地震设计的一些地下室就能够采用这种厚板转换层。
3.2转换层竖向布置
转换结构可以根据结构的传力以及建筑的功能其需要，沿着高层的建筑方向灵活布置，也可以符合建筑功能要求的基础上，能够在楼层的局部来设置转换层，而且自身的空间可以作为一种技术设备层，也可以作为一种正常的使用层，但是前提是要保证转换层的刚度，这样来防止刚度的过分悬殊。此外，在一些商业建筑中，如果是一种大底盘的多塔楼，对于塔楼的转换层来说，就应该将其设置在裙房中的屋面层，而且要加大屋面梁的尺寸以及厚度等，以防止其中间会出现一种刚度太小的楼层，进一步将震害减小。对于一些框支剪力墙的高层建筑中，在转换层位置的设置方面，7度区应该要低于第五层，8度区域要低于第三层，如果转换层的位置与上述的规定不相符合，那么就应该要采取相应的措施来予以应对。
3.3转换层抗震设计
具有转换层的一些高层设计，因为其设置了转换层，沿着建筑物高度方向的刚度均匀性可能会受到一些影响甚至是破坏，转换层结构的竖向承载力因为其不连续墙柱的突变，这样就导致了传力路线的曲折、应力集中、以及变形集中，所以，在抗震方面，转换结构的性能比较差。
为了进一步的保证设计的准确性与安全性，就规定，在一些框支剪力墙其转换层的位置如果是设置在第三层以上，那么框支柱以及剪力墙其底部的抗震等级要提高一级，如果已经是特一级就不再需要将其提高，而对于底部的框架来说，如果其外围为密柱框架，其抗震等级就不用再提高。转换层其构件在水平地震作用下的内力要将其调整，如果是八度的抗震设计，就要对竖向地震的影响需要考虑。
3.4转换层楼板设计
转换层将框支剪力墙分成上下两部分，对于这两者来说，其受力情况是有一定差距的，在上部的楼层中，因为外荷载而产生的水平力，有自己的分配原则，它是根据剪力墙的刚度来进行的。在下部楼层中，框支柱的刚度与落地的剪力墙的刚度也是不同的，后者承担着水平剪力，也就是说，在转换层处荷载的分配不是很均匀。转换层其楼板具有比较重的任务，比如说上下部分的一些剪力重分配就是由它负责，转换楼板其自身的变形大、受力大，应该要保持足够的刚度来完成对于自己任务的支撑。
结束语：总之，带有转换结构的高层建筑已经成为一个主要的发展趋势，鉴于每一座建筑中其结构都有自己的特点，就应该要选取合适的转换层结构，要做好转换结构的设计。设计人员要做好自己的本职工作，要充分的了解转换层的结构，做好设计，发挥其优势，确保其质量，促进建筑业更好的发展。
参考文献
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[2]陈林.带转换层小高层建设结构转换层设计探讨[J].建筑知识.2012.
[3]关度豪.试述如何做好高层建筑转换层的结构设计[J].价值工程.2010.
论文作者:周小燕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/8/22
标签：结构论文; 刚度论文; 厚板论文; 高层建筑论文; 楼层论文; 楼板论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;