摘要：带转换层在高层建筑结构设计中是不可或缺的一项，必须要考虑转换层的结构形式、使用功用和经济效益。本文主要论述高层建筑转换层的概念、设计原则和一些设计建议，并且提出一些需要注意的事项，供相关人员参考。
关键词：转换层；高层建筑；设计建议
一、高层建筑转换层的相关含义
随着社会的发展，城市日渐繁荣，城市建筑的高度不断上升，高层建筑已经成为城市的显著标志。高层建筑不仅是建筑学上的趋势和潮流，而且具有提升城市空间利用率、扩大人们生活空间的作用。我国的土地资源问题、住房问题等都影响着人民对于生活的满意程度，高层建筑能够更好满足人们的住房要求，提高人们生活水平，促进了城市的经济和建设发展。
为了更好的利用高层建筑，高层建筑的上部空间和下部空间使用功能往往不同。许多高层建筑的上部楼层用于居住或者办公，开间不大；下部楼层大型商场或者室内游乐场大开间的使用功能。由于上部空间和下部使用功能相同，而是要在上部和下部之间建立一个转换层，对其进行转换处理，实现高层建筑的多功能性。
二、带转换层高层建筑结构设计应当遵循的基本原则
在高层建筑的设计环节，设计人员就应当考虑到带转换层的硬性要求，对高层建筑的上下部分的刚度要求进行严格控制，同时还要保证带转换层的稳定性和高层建筑的抗震性。带转换层高层建筑结构设计应当遵循的基本原则主要有：
1.上面弱下面强的原则
“上面弱下面强”指的是建筑的下面的强度、刚度等硬性指标比建筑的上面要强的多，强到足够稳定。建筑学中，提高高层建筑的抗震能力和防风能力的基本途径就是把建筑的下面建造得更加稳定一些，相较减少一点上层建筑的强度，从而使得转换层的强度和刚度能够适应上下建筑强度和刚度的差异。在地震多发的日本，高层建筑物的结构特点也是上面弱下面强，尽量让转换层的整体结构接近上下部分的强度。
2.优化设计，使建筑达到理想的效果
对于特定高层建筑的设计往往要根据实际情况进行，综合考虑所要建造的建筑的地段、地形、土壤品质等问题，对建筑物进行一些特殊的设计，优化建筑物的设计，使建筑在特定的地方起到更大的作用。
一个建筑的设计一般有很多方案，不同的设计方案建造出来的建筑不同，实际的功能和效果也不尽相同。设计师们会根据建筑建造的方位、地段或是风水来筛选，选择最合适的方案，这也是遵循优化设计原则的做法。
3.减少转换层的复杂程度
虽然具有多功能性的高层建筑建造需要考虑多很多很复杂的因素，但是转换层的设计不宜复杂，应当尽量规避转换层消耗材料过多、多级传力，转换层设计最大的特点就是抗震抗风，适应上下建筑强度的差异。在整个建筑中，从下层建筑到转换层再到上层建筑，它们的强度和刚度应当保持连贯性，从而减少之间的转换。
4.精确的计算
建筑学上的计算本身就应当做到精准，高层建筑的设计要全面考虑到建筑的每个细节的建筑特点，对每个受力点、承载点的计算都要做到精准有效。对一些特殊的、无法直接计算的建筑要建立相关的模型，采用特殊的方法如有限元法、模型建立法进行模拟计算。建筑设计的关键就是计算过程，计算的准确程度决定了建筑物的建成与否，国内外无数的建筑家都表示过，一个计算的小错误导致的都可能是整个建筑的倒塌。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、高层建筑转换层结构设计的建议
根据带转换层高层建筑结构设计的原则，本文提出几个比较实际有用的设计建议如下：
1.梁式转换层的结构形式
在高层建筑转换结构设计中，最常见的模式结构就时梁式转换层的模式结构，这种模式结构的主要特点就是结构简单、容易设计、传力比较直接，能够有效地适应上下建筑的力学差异，提高建筑的稳定程度。但是这种模式结构只能用于一般普通的建筑，如果在一些特定的建筑设计中采用梁式转换层的模式结构，就很难兼顾建筑的特殊性，会加大建筑设计和建造的工作量和复杂程度。所以，梁式转换层的模式构造主要用于一般的功能性高楼，而且具有很强的抗震抗风能力，使高层建筑有更强的稳定性。
2.桁架转换层的结构形式
桁架形式往往是采用钢筋混凝土制成的桁架结构立在转换层，与楼层的上下面进行连接，对连接楼层的桁架进行内部处理，同时还要配有腹杆机构。桁架结构的设计与转换层的设计有异曲同工之妙，桁架结构的上下部分的设计要求不同，通常情况下，桁架的上部截面半径比较大一些。同时，桁架的高度也是一个重要因素。这些设计的特点都是为了使桁架结构的受力均匀，提高转换层的抗震抗风能力。但是，设计桁架形式的缺点也就体现了出来，即对桁架受力的要求过多，会加大设计阶段的计算量，尤其是力学计算。力学计算本身就要考虑实际情况，进行相应的实地考察，不同位置的桁架整体受力不同，每个桁架的上下受力也不相同，都需要详细分析计算。如果桁架设置过多，设计的复杂程度会大幅上升。所以桁架的设计要对结构内部和外部应力进行具体的分析计算，具体问题具体分析，重视桁架上下不同结构的设计，避免受力过大或不足现象。
3.箱型转换模式结构
采用箱型转换模式结构的转换层是一个整体，相较于桁架形式有较少的受力分析计算，直接适应转换层上下结构的刚度、强度。由于高层建筑转换层在结构上都有一定的局限性，所以将转换层设置成箱形转换模式结构能够把转换层建成一个设备层，增加了高层建筑的功能性。但是，这样设计要考虑很多复杂的内部结构，与单纯地设备层不同，把转换层设计成设备层还要考虑每个高层建筑的特殊性，这在设计和施工上都需要大量的工作，因此箱形转换模式结构在实际建设中比较少见。
4.厚板转换结构形式
设计阶段如果发现转换层的上下轴线没有对接好，使用上述两种模式机构会出现应力不对称的现象，可以采用这种厚板装换结构。这种模式结构有更好地承载能力，可以容许更多种类的应力，贴合更多的设计要求。在厚板转换结构形式的设计可以更加灵活多变。不过厚板转换结构需要更多的材料投入，耗费更多的资金。因此，在设计这种转换模式结构时，要进行充分的方案设计，对不同方案的原材料、耗资精确地计算，综合多种方案选择最经济有效的方案。
四、结语
在高楼林立的大城市，高层建筑带来巨大的经济效益，为人们提供更大的生活空间，高楼大厦已经成为城市发展的必然趋势。市区高层居民楼的下部楼层基本上都建设成商业场所、教育场所等非居住功能的场所，转换层的结构设计能够有效联结不同结构、不同功能的空间，减少不同空间的噪声，为人们提供更加舒适健康的生活。我国的建筑行业已经发展到很高的水平，但是仍然会有很多结构设计不足的现象，需要注意和解决，尤其是在高层建筑的转换层。设计高层建筑转换层要遵循转换层的设计原则，充分考虑建筑物的地理位置、抗震抗风能力，选择最佳的结构设计方案，提高建筑的经济效应。
五、参考文献
[1].唐兴荣.带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计和施工建议[J].建筑结构学报.2000.
[2].杨璐.浅析带转换层高层建筑结构设计意见[J].建筑工程技术与设计.2014.
[3].于鑫培.带转换层高层建筑结构设计建议[J].城市建设理论研究.2014.
[4].解磊英.关于带转换层高层建筑结构设计的几点建议[J].科学中国人.2015.
论文作者:张忠伟
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/27
标签：高层建筑论文; 桁架论文; 结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 模式论文; 厚板论文; 《防护工程》2017年第33期论文;