【摘 要】随着我国高层建筑项目不断增加，建筑结构设计越来越复杂化、多样化，转换层结构在高层建筑结构中应用普遍。强化高层建筑转换层结构设计水平，提高转换层在高层建筑中的应用能力，是建筑行业迫切需要解决的问题。因此，在未来高层建筑不断增加的条件下，深入对转换层结构的分析和研究，是提高高层建筑技术含量和建设水平的有效依据。本文对高层建筑转换层结构设计进行论述。
【关键词】高层建筑，转换层，结构设计
在现代化的建筑项目中，人们通常将建筑划分为两个结构，上部结构为居住区域，下部建筑结构为商业区，这样既方便人们经营，获取收益，还不影响正常作息。而要想将两者更好的结合起来，就要做好转换层的设计，深入了解转换层的特点，使设计工作更加规范的开展。下面就对高层建筑转换层结构设计进行具体论述。
1 转换层的概念和功能
1.1 转换层概念
高层建筑结构中，为了满足人们对房屋住所的要求，为建筑物预留更大的空间，扩大建筑物网柱，减少墙体；而在高层建筑结构上层，要开设小的空间，就需要多层墙体来实现。然而，在结构设计过程中会因竖向杆件无法贯通接地，使得无法满足高层建筑结构额整体效果和功能，所以采取水平转换结构来与下部竖向杆件进行连接，能够有效的满足高层建筑结构设计在不同功能上的需求。这种形式的建筑结构称为高层建筑转换层结构。
1.2 转换层功能
转换层结构功能可以分为 3 类：上层结构和下层结构转换，这种形式的转换大多应用于剪力墙结构和框架 - 剪力墙结构，以此来创造一个较大的内部自由空间；上层与下层之间的柱网、轴线变化，转换层结构没有发生改变，但是通过转换层使下层形成大柱网，多用于外框筒的下层较大的入口；对结构形式和结构轴线布置进行转换，使其形成上下结构不对其的结构布置。
2 高层建筑转换层结构形式
2.1 梁式转换
高层建筑进行结构转换时有多种转换形式可以选择，但在这些结构中，梁式转换具有良好的传递途径，便于工程计算和设计，成本也较低，所以在目前高层建筑中在进行垂直转换时通常都会选择梁式转换，其将上部墙经转换后传给下部柱，从而实现整体建筑的使用功能。
2.2 箱式转换
利用箱式转换时，其主要是将单向托梁或者双向托梁与上、下层较厚的楼板浇筑成为一个整体，从而实现转换，而且利用箱式转换时转换层具有较大的刚度。
2.3 板式转换
在高层建筑转换层设置时，在需要对上下柱网具有较多错开及无次序布置的情况下，而且无法实现用梁承托时，则会考虑利用一定厚度的转换板来进行转换层的设置，确保转换层具有一定的抗剪和抗冲击性能。利用板式进行转换时，可以使下层柱进行灵活的摆动，但由于其所需要的材料较多，施工成本较高，而且施工难度也较大。
2.4 桁架转换
桁架转换层在进行转换时可以有两种选择，一种是利用空腹桁架进行转换，另一种是实腹桁架转换。桁架转换具有比梁式转换层更明确的受力途径，而且有更大的活动空间，不仅自重较小，而且具有非常好的抗震性能。但由于其设计时节点较为复杂，受到的影响因素较多，所以在目前高层建筑中应用还不是很广泛。
2.5 斜柱转换
这种转换层能够发挥混凝土可压缩性能的优势，为整个建筑扩大利用空间，其为比较特殊的一种结构形式。使用此类转换层，会增大水平荷载，因此为了克服这个缺点，以建筑物的平面布置为前提，在转换层施工中添加圈梁或拉梁，以最短的路径，达到相互平衡。施工时，应考虑斜柱转换层的荷载分担，只有将转换斜柱尽量连接在更多的楼层，而减少分布在上下楼层的荷载，才能保证此类转换层的安全及设计的方便。
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2.6 巨型框架转换
此类转换层具有比较好的前景，也是目前我国建筑业的发展方向。巨型框架转换具有较好的抗震性能，主要是由竖向筒体或巨型柱与一道或多道大梁组成，从结构上看，也是由多个梁式转换层组成。在施工前，通过模拟施工过程的设计方法，掌握在施工中遇见的问题，有效解决支撑情况及维持足够的抗侧刚度。
3高层建筑转换层结构设计
3.1 模板支撑选择设计
首先需根据建筑结构进行模板支撑的合理选择。高层建筑的结构转换层的结构极为复杂，钢筋分布密集，耗材较大，自重和载荷都较大，因此要想实现结构转换层的合理设计就必须要根据建筑实际受力情况确定模板支撑系统，以保障支撑系统的承载能力和自身的稳定性能。一般地，经常用到的模板支撑系统有载荷传递法支模、一次性支模、叠合浇筑法支模等，当然这几种模板支撑系统也有各自的优缺点，需要在实际的设计当中应根据相关设计要求合理选择模板系统，从而从最大程度上发挥出模板支撑对高层建筑转换层的作用。
3.2 过渡设计、防震设计
结构转换层在建筑中起到上下连接的作用，通常情况下结构转换层的受力情况比较复杂，因为它承担着整座楼房的重量，倘若设计不能达到相关标准，建筑结构转换层设计不合理，就会埋下抗震能力较弱的安全隐患。由于结构转换层的跨度较大，截面也较大，怎样在这种情况下实现转换层的合理过渡和有效利用就成为转换层设计的要点和难点。就目前来看，高层建筑结构转换层的结构形式主要有桁架式、梁式、箱形、板式等，桁架式一般使用在转换梁构件上部负载较大且跨度较大的体系中，其优点是传力途径较为清晰明确，具有较强的灵活性；梁式一般使用在较大空间的剪力墙结构中，其优点是受力明确，缺点是适用性较差，对地震的反应较大。在实际设计过程中，应根据实际情况进行合理设计和选择。
3.3 转换层结构钢筋设计
在进行结构转换层的钢筋使用设计时，首先应对钢筋的排列次序进行合理设计安排。钢筋在梁柱节点部位较为密集，含钢量较高且主筋较长，部分高层建筑结构转换层设计使用工字钢或是大直径钢筋。在高层建筑转换层设计时，钢筋次序的合理安排就显得尤为重要了。在进行结构转换层设计时，应对设计的相关要求进行全面地了解，合理确定绑扎的次序、制作尺寸，对钢筋之间的避让、穿插关系进行全面考虑。当结构转换梁高度比较大或是转换板厚度比较大的时候，应采取相应的设计措施稳定钢筋骨架，以确保结构转换层设计能够满足建筑设计的相关标准。
4设计中应注意的几点问题
4.1转换层设置高度不宜过高
转换层高度越高，使得转换层对下部结构的动力特性影响越明显，同时传力路线的突变越大，使得下部结构更容易破坏；转换层高度低的建筑，只需控制侧向刚度比即可控制转换层附近的层间位移角；对于转换层高度更高的建筑，还须控制转换层上下部结构的等效刚度比。转换层高度越高，转换层上下部结构在地震作用下的变形效应就越大，转换层上下部结构等效侧向刚度比的作用也就越小。
4.2柱宜直接落在转换层主结构上
根据《建筑抗震设计规范》中第 E.2.4条规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。即上部密柱宜与转换桁架斜腹杆的交点、空腹桁架的竖腹杆在位置上重合。这样使得结构的传力路线明确，受力合理，且相邻斜腹杆可形成拱效应，与竖腹杆共同承受竖向力，同时有利于提高结构抵抗地震竖向作用的能力。
本文主要对转换层的概念和功能进行了探讨，并结合这些特征，分析了建筑转换层结构设计要点，通过分析可以知道，转换层设计是整个建筑结构设计当中的重点内容，在提高高层建筑稳定性方面发挥着重要作用，必须切实做好对其的设计，提升整个建筑物的价值。
参考文献：
[1]徐斌.高层建筑转换层结构设计的探讨[J].中国新技术新产品，2013（4）.
[2]卢长来. 带转换层高层建筑结构设计分析[J].建筑知识：学术刊，2014（6）：112-112
论文作者:王智
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
标签：结构论文; 高层建筑论文; 桁架论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 建筑论文; 较大论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;