【摘 要】转换层结构可以实现目前人们想要的大空间及多功能性的居住需求。现代高层建筑不仅在高度上较以往有了很大的增加，同时在建筑外观及结构的复杂性上也与以往有了很大的不同，要充分保障高层建筑工程的结构受力的稳定性，保障高层建筑在建设与使用过程中的安全性，因此，对转换层结构设计的研究具有现实意义。
【关键词】高层建筑；转换层；结构设计
1、带转换层高层建筑物的主要类型
1.1具有梁式转换层的高层建筑物
设计人员对高层建筑物进行设计的时候经常采用的一种结构模式就是梁式转换层的高层建筑结构模式。这种梁式的转换层在使用的时候一般是应用在建筑物底部空间比较大的建筑物中，并且在应用这种转换层的时候应该要应用到框支剪力墙的结构体系当中，相关的设计人员对其进行设计的时候应该要注意，要使其在建设的过程中将上部的剪力墙结构放置在框支梁上，而在建筑物中支撑框支梁的结构主要就是框支柱和落地剪力墙。另外，相关的设计人员在进行设计的时候还应该要注意的一点是要保证整个结构的稳定性，避免建筑物由于结构的失稳而出现质量问题。
1.2具有箱式转换层的高层建筑物
对于高层建筑物来说，不同结构类型的建筑物使用的转换层形式也各不相同。如果在高层建筑物中的转换梁截面比较大的话，在建筑物中设置一层楼板就不能满足建筑物强度的要求，进而就会对建筑物的稳定性造成比较大的影响。在这种情况下，如果要想保证建筑物满足人们的需求，相关的设计人员在进行设计的时候就应该要使用箱式转换层进行设计，进而在建筑物的内部形成一个箱形梁，大大的提高了建筑物的强度。
1.3具有厚板式转换层的高层建筑物
由于当前人们的经济能力在不断地提高，人们对生活质量的要求也在不断的提高，相关的设计人员对建筑物进行设计的时候对建筑物结构的设计就在逐渐变得复杂。由于复杂的建筑物结构，导致在建筑物内部的柱网中经常会出现上下错位的现象，这种上下错位的柱网如果在承接力的时候直接用梁来承接，稳定性就会出现问题，因此在这种情况下，就应该要要使用厚板式的转换层来保证建筑物的稳定性。
1.4具有桁架式转换层的高层建筑物
在城市建设的过程中，很多的管理人员为了能够提高建筑物的使用效率，在高层建筑物的底部通常会设计为商场，而在高层建筑物的上部则设置为居住房屋或者是写字楼。在这种情况下，设计人员在设置转换层的时候就应该要设置为桁架式的转换层，从而能够使建筑物承受应有的压力，并且还能够保证建筑物内部的管道能够在建筑物中正常的穿行，为人们提供应有的帮助。
2、高层建筑转换层结构设计的原则
2.1结构要精简
高层转换层结构的设计应尽量精简，尽可能地少用转换构件，减少实际次数。特别是结构主体的竖向构件布置过程中，应在建筑结构条件允许的情况下，进行剪力墙与柱的上下连续贯通，降低刚度突变问题的发生几率，提高抗震能力。
2.1传力要直接
抗震能力是体现整个建筑结构受力水平，多级的转换很容易降低结构受力稳定性，因此，转换层结构的设计过程中尽可能地保证传力的直接性。如次框、支柱梁等结构形式不适宜在转换层结构中应用，在设计方案时应避免。
2.3力学计算要准确
在计算时应准确、科学地计算，保证计算的准确性，通过力学模型不同的三维空间分析软件计算整体内力，找出差异出现的原因，并在调整后再次进行计算，直至计算结果一。
3、高层建筑工程转化层结构设计的要点
3.1明确高层建筑工程结构抗震等级
在抗震等级确定时需要充分考虑多方面的因素，按照相关规范的要求对建筑结构不同部位及结构构件的抗震等级进行分别评定。根据所选择的参考工程实际情况，由于其结构属于框支剪力墙，其中框支框架抗震等级为二级，剪力墙底部加强部位抗震等级为三级，考虑到加强底部及保持底部一致的因素，将转换层及其以下各层的一般框架梁和框架柱及转换梁的抗震等级定为二级。由于工程转换层设在建筑4层楼面即结构3层，已属于“高位转换”，框支柱及落地剪力墙的抗震等级应提高一级。因此，框支柱应定为一级抗震，转换层以下落地剪力墙定为二级抗震。转换层以上部分，框支层以上两层仍属剪力墙底部加强区，其中落地的那部分剪力墙由于是“高位转换”，还要提高一级。
3.2注意在结构设计中做好竖向布置
高层建筑工程转换层结构设计的一个重点就是对竖向结构的合理布置，其目的在于保证测量刚度分布的合理性，并最大限度防止刚度突变所带来的安全隐患。传统概念上的高层建筑侧向刚度分布一般以上小下大为宜，但转换层的设置使高层建筑结构侧向刚度分布要求也发生了一定的变化，尤其是“高位转换”情况下，更多是要求转换层上下结构的侧向刚度分布均匀，上下结构部分的侧向刚度比一般要求处于1～1.3的范围内，以达到侧向刚度比值为1最为理想。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在结构的竖向布置上可以借鉴下面的几种策略：
首先，可以采取在符合建筑工程施工原理与施工规范的基础上，合理增加落地剪力墙的数量，或在不影响建筑结构稳定及使用功能的情况下，在底部增设部分剪力墙的方式，实现对底部刚度的增强，从而优化转换层上下结构的侧向刚度比值。
其次，可在科学分析后，对底部剪力墙进行适当的加厚处理，以增加厚度的方式来强化底部的刚度。
再次，在满足转换层结构施工基本需求的前提下，尽可能避免在底部剪力墙上进行开洞，或最大限度的控制开洞面积，控制其对底部刚度的削弱作用。与此同时，通过采用更高强度等级的混凝土材料进行建筑底部柱、墙的浇筑施工，以有效提高底部刚度。
最后，在满足转换层上部建筑结构整体受力稳定的基础上，对转换层上部剪力墙的数量进行合理的控制，并避免上部剪力墙过厚，在不影响剪力墙结构支撑功能的情况下，适当在长剪力墙中部进行开洞，从而有效减轻转换层上部建筑结构的重量，并弱化上部结构的侧向刚度，保证高层建筑结构的整体稳定性。
3.3在设计中加强对结构平面布局的优化
在高层建筑工程转换层结构设计过程中还应注意对结构平面布局的优化，在实际设计中，平面布局原则上应尽可能实现各个方位的对称布局，主要方向上的质量中心与刚度中心偏差应尽可能控制在一定的范围内，结构的偏心率越小则平面布局效果相对越理想。一般情况下，除核心筒外，其余剪力墙的布置应尽可能保证均匀、分散，并以沿周边布置为主，从而确保转换层结构的设置能够达到较好的抗扭效果，保证平面布局的规则、合理，满足工程要求。
4、高层建筑转换层结构构件设计
4.1框支柱的设计
框支柱设计的关键主要在于对框支柱截面延性的有效控制，一般情况下框支柱界面的尺寸设计可以根据轴压比与剪压比来予以确定，其中轴压比是框支柱截面尺寸的主要控制因素，合理的轴压比可以有效的提高框支柱的延性水平。结合工程实际，框支柱抗震等级为一级的情况下，轴压比按照相关规范应小于或等于0.6，特殊情况下，即由于截面尺寸过大形成的“短柱”，其轴压比也应满足小于或等于0.55的要求。配箍率也是影响框支柱截面延性的一个重要参数，要保证框支柱有良好的截面延性，就需要合理的对其配箍率进行提高，原则上要满足转换层结构设置下的框支柱截面延性要求，应保证框支柱的实际配箍率大于或等于1.5%，并要确保配筋的质量充分满足工程要求。此外，为了充分保证框支柱的设计与布置的可靠性，提高工程整体安全性，还需要严格按照规范进行剪力计算，且必须要充分考虑建筑建设与实际使用过程中可能出现的楼板变形情况，和剪力墙裂缝对框支柱剪力的影响，针对框支柱剪力增大的相关问题进行专门的规定与要求。
4.2框支梁的设计
框支梁也是高层建筑工程中转换层的主要构件，其截面尺寸的主要控制要素为剪压比，为保证结构的整体稳定性，其梁宽还要求必须要大于或等于上部墙厚度的两倍，且至少为40厘米，梁的高度设计则要求必须要大于等于实际计算跨度的1/6。框支梁作为一个重要的结构部分，其在工程中承受着十分复杂的作用力影响，承担着结构荷载传输、保障框支剪力墙抗震性能的重要任务，也是关系到高层建筑构成结构安全的关键构件部分，在对其进行设计的过程中通常要考虑安全储备的预留，即框支梁设计的安全性与受力性能应高于其界定抗震等级的基本要求，对于其配筋率、抗剪能力、抗扭能力等都应较规范的要求高出一定范围，从而保留足够的余量，设计中还应坚持“强剪弱弯”原则，以保证框支梁的有效抗震性能。
4.3转换层楼板设计
转换层楼板在高层建筑工程转换层设计中发挥着十分重要的作用，也是转换层结构构件设计的一个重要部分。框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。从楼板自身情况来看，其在转换层结构中本身就要承受较大的平面内作用力，这也导致转换层楼板更容易产生较大的变形，要实现对这一变形程度的有效控制，就必须要要从设计环节就对楼板刚度进行有效的加强，要达到这一目标，首先可以从转换层楼板的施工材料优化着手，通过采用高强度等级的混凝土材料、钢筋材料等，并适当增加楼板厚度，提高配筋率，来有效增强转换层楼板的刚度；其次可以根据实际需要对转换层以上的两层及以下所有楼层的楼板进行刚度强化处理，从而保证高层建筑工程整体的稳定性要求。
5、高层建筑工程转换层结构设计未来的发展展望
从当前我国的经济发展形势与城市化建设的进程来看，许多城市中对于建筑空间依然有着较高的需求，同时城市建设用地的紧张使得现代城市建筑必须要向纵向空间进行扩展，高层建筑工程在未来有着极大的发展空间，保障高层建筑工程的可靠性与稳定也就是未来建筑发展的必然要求，转换层结构设计与施工技术的创新与发展也将成为必然的趋势。未来高层建筑工程转换层结构设计的发展主要有以下几方面趋势。首先是转换层结构的优化，钢骨混凝土结构将可能成为未来高层建筑工程转换层的主要结构类型，其能够有效提高转换层结构的承载能力和刚度，并实现对梁截面面尺寸的有效控制。其次是对新型建筑材料的应用，新型建筑材料应具有更高的强度、耐久性、可靠性以及更好的环保性，从而有效的减少高层建筑工程施工中的材料使用量，减低结构整地自重，减少建筑施工中建筑垃圾的产生，发挥环保效益，并实现对建筑工程成本的有效控制与施工效率的有效提升。
6.总结
本文首先对加强高层建筑工程转换层结构设计的意义进行了阐述，随后相继对高层建筑工程转换层结构的主要类型以及转换层结构设计的主要原则进行了介绍，之后就高层建筑工程转换层结构设计的要点和转换层结构中的主要构件设计展开了探讨，最后结合当前实际与我国高层建筑发展的趋势对高层建筑工程转换层结构设计未来的发展进行了展望，希望通过本文能够为我国高层建筑安全建设施工水平的提高提供保障。
参考文献：
[1]李军方.转换层结构的研究现状及发展趋势[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2012（03）.
[2]艾克然木·木合塔尔.高层建筑梁、板式转换层结构设计方法研究[J].知识经济，2011（10）.
论文作者:周和艳
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/14
标签：结构论文; 建筑物论文; 刚度论文; 高层论文; 支柱论文; 建筑工程论文; 结构设计论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;