摘要：本文主要对带转换层的高层建筑结构抗震性能进一步分析。随着现代化的施工水平不断的提高和高层建筑设计技术的不断优化，而城市用地的不断紧张化，带转换层的高层建筑已经成为现代化社会必将优先发展的重要组成部分。
关键词：转换层结构；高层建筑；结构；抗震；功能
一、转换层结构的功能
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，那么该楼层称为结构转换层。在商住楼、综合办公楼、酒店等公共建筑中，需要在某些楼层布置文体娱乐活动场所及其他需要较大空间的公共用房。而其它楼层则是相对较小开间的用房，这就需要进行结构转换，形成室内大空间以满足建筑功能的需要。此外，在办公、酒店等建筑中，有时一些楼层需要设置大、中型会议室，楼层局部需要大空间。这也需要在这些局部部位设置转换构件进行结构的局部转换。通过结构转换层将下部结构设计成较大空间，便可以满足商场、餐厅、娱乐等行业对使用空间的要求。
二、转换层结构的分类
（1）上、下结构形式转换。为了使内部空间满足建筑功能要求，转换层结构使上部剪力墙转换为下部的框架结构。这种转换层属于比较常见的类型并且普遍用于剪力墙结构和框剪结构，称之为第一类转换层。第一类转换层结构体系中，上部一般为小开间、墙体多的剪力墙体系，下部则为大开间、框架结构体系，而转换层就是把下部体系转换为上部体系。转换层所具备的这种功能，在框架—剪力墙结构体系中可以经常看到。
（2）改变转换层上、下层的柱网。不改变转换层相邻楼层的结构形式，通过设置转换层使下部楼层的柱距变大，上部楼层柱距变小。这种转换层形式普遍应用于核心筒结构和外围较密柱网的筒中筒结构，形成底部大入口，该种类型的转换层结构称之为第二类转换层。第二类转换层结构对于转换层相邻的楼层并没有做很大的改变，而为了使结构底部的柱距变大以方便开设大门，则必须要通过转换使下部结构达到使用和结构上的要求，通常情况下，设置外框筒的结构通过转换就是为了要得到底部的大柱距以便形成较大的出入口。
（3）转换层相邻楼层的结构和轴线同时转换。通过转换层将上部剪力墙转换为框架。同时，使转换层上、下楼层的轴线错位布置，这种转换层结构称之为第三类转换层。第三类转换层的优势在于集中了第一类转换层和第二类转换层的优点，不仅可以形成小开间的上部楼层和大开间的下部楼层，还能够随意的布置其轴线，使结构更加的合理化与实用化。
三、转换层结构的基本形式
1.梁式转换层结构抗震性能
梁式转换层结构具有传力途径相对快捷、构造也非常简单，并且该种形式的传力过程相对较稳定，对于施工则更加方便。同时由于梁的高度偏大还可以在受力小的区域开设小尺寸的洞口以便于设备专业布置管线。并且梁式转换相比其他转换层造价低廉；梁式转换层结构适用于比较规则单一的建筑结构，对于复杂多变的结构形式，需要梁结构的截面尺寸很大。这样一来就很容易出现“强梁弱柱”的现象，而这与抗震设计中要求的“强柱弱梁”严重不符，不能满足抗震设计的要求。
地震作用下的梁式转换层结构受力：梁式转换层的优点就是通过上部结构所受到的荷载传递给下部时，其传力途径很明确。其受力传递途径为：墙—转换梁—柱。通过这么多年对梁式转换层的研究实验，转换梁结构与上部结构共同进行受力时和不考虑上部结构进行受力时，所受到的弯矩前者会更小一些。这种现象的原因是因为当考虑上部剪力墙结构时转换梁可以作为墙体的翼缘，这样的受力体系则会更好的抵抗地震力。
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2.板式转换层结构抗震性能
板式转换层是通过厚板进行转换，厚板转换占用空间最小，所以板式转换层最能满足建筑功能。同时板式转换层最大的优点是可以随意的改变轴线，通过改变轴线达到建筑功能的需求；相比其他转换层而言板式转换层的缺点也很明显。其板厚较大，甚至达到2m以上，形成三向受力构件。这样的结构受力非常复杂，而且不经济实惠。地震作用时的反应也很强烈。
板式转换层结构对地震分析的影响。①在板式转换层结构中，转换板的厚度都偏大，其厚度一般在1m到2m之间，甚至可能更大。但厚板形状一般比较规则。而且没有大洞，故平面内的刚度都比较大，传统的计算都将其认为是刚性转换层，没有考虑板在平面外的变形。②当转换板的厚度发生变化时，对结构的周期也有很大影响。结构的自振周期随着厚板的厚度增大而缓慢减小，其中第一周期的变化相对其他周期要大一点。从这方面可以看出，厚板的厚度对于整体结构的刚度有一定的影响，而其变化缓慢可以看出，这种影响并不是很大。③转换层的上部结构和下部结构，其抗侧移体系是不同的。同时由于转换层上、下楼层的刚度突变包括板式转换的内外刚度差，会导致结构的刚度非常不均匀，容易发生扭转。并且较厚的板件使得其结构自重非常大，这些都会影响到板式转换层结构的抗震性能。
3.桁架转换层结构抗震性能
桁架转换层在实际应用中通过上部结构传递到下部的荷载比较均匀，传力途径也比较清晰。桁架转换层的上部楼层和下部楼层的质量分布相较于其他形式更加的均匀。其上下楼层的等效侧向刚度突变的情况比较小。在建筑功能方面和空间使用方面也有很大的优势。当在桁架中施加预应力时更能减少构件的截面尺寸，建筑结构更加的经济；桁架转换层的施工相较于其他转换层结构更加复杂，并且其结构受力构件的连接点设计难度较高。
桁架转换层的设计原则是：通过对上部结构的剪力墙减少来减弱上部楼层的刚度，另外要加强转换层和转换层下部楼层的刚度，以加强下部结构的刚度。桁架转换层按“增强节点、增强斜腹杆”的原则。通过对上述原则的严格把控可以使桁架转换层的抗震性能得到提高，从而达到抗震要求；转换桁架的上部框架结构按“把柱子加强后对转换层的转换梁进行减弱”的方法进行设计研究，同时要增强边柱的强度，也要把中柱的强度进行一定程度上的减弱。
4.箱型转换层结构抗震性能
箱型转换层的箱型梁转换结构，其结构是通过托梁和转换层的上部楼层的楼板和下部楼层的楼板相结合进而共同工作的形式。通过这种形式可以使结构的刚度得到有效的提升。这样就可以给转换层上部构件提供更大的约束力。对箱型转换层进行设计时，其设计工作相比较其他类型的转换层而言更加的复杂。并且根据实际工程经验来说向型转换层的造价要比其他类型的转换层高很多。到现如今这个年代，箱型转换层还没有完整的一套成熟的分析办法。
由于箱型结构的整体性非常好，这种受力体系会比梁式转换层更好一些，尤其是抗扭转方面。同时，也要加强转换层和转换层相邻楼层的构造，这样对整体结构的受力会更好；当地震来临时，结构在水平地震力的作用下时，因为转换层比较独立的结构而且刚度非常大，这样就很容易使上部结构和下部结构的刚度发生突变。但是通过箱型转换层的约束力可以使上部结构和下部结构有效的结合在一起。这样可以有效的抵抗地震力。箱型转换层相比较梁式转换层而言，由地震产生的刚度突变会小很多。
结束语：
随着现代化建筑设计不断的提高，带转换层的高层建筑也被应用的越来越广泛。转换层结构可以满足人们对居住、办公和商业娱乐的需求；带转换层的高层建筑出现，更好的结合了商业和住宅的连接，通过这种转换层结构，一座建筑可以有多种多样的功能。
参考文献：
[1]唐兴荣，何若全.高层建筑中转换层结构的现状和发展[J].苏州城建环保学院学报，2001，14（3）：1-8
[2]徐培福.底层大空间剪力墙结构抗震设计[J].建筑科学1989（4）
[3]戚雯.带桁架转换层高层结构抗震性能研究[D].成都：西南交通大学，2012
论文作者:梁国银
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
标签：结构论文; 楼层论文; 刚度论文; 桁架论文; 厚板论文; 受力论文; 板式论文; 《基层建设》2019年第20期论文;