郭小李
武汉和创建筑工程设计有限公司, 湖北省武汉市 430070
摘要：在我国城市化进程不断推进的今天，人们对于高层建筑的使用功能也有着更加具体的要求，而其上部结构与下部结构也呈现出明显的差异性。这也就要求了设计人员在设计过程之中，为了确保建筑物的使用需求得到满足，要能够在上下部分结构体系之中设计对应的转换层。接下来，我们将对转换层结构布置的要求，设计的主要原则以及其主要的设计要点进行全面的分析，提出在转换层结构设计之中应该注意的多种问题，希望能对相关行业的从业人员起到应有的启发作用。
关键词：高层建筑；转换层结构；设计要点
一、转换层结构概要
转换层结构也就是指建筑之中上部结构与下部结构因为平面使用功能的差异性，导致其采用不同结构类型进行施工，而对这种差异进行转换和过度的层也就是所谓的结构转换层。在高层建筑之中，其下部楼层的受力相对较大，上部楼层的受力相对较小，正常结构布置一般是以下部刚度较大、墙体较多和柱网较为密集为主，到了上部，其墙柱的使用数量逐渐减少，从而使柱网得到扩大。在这种情况之下，结构的功能与空间布置将会呈现出截然不同的特性，而为了满足建筑物的使用需求，结构需要以范长布置为主要原则，将上部空间减小，提升下部的布置空间，并在上部设置刚度较大的剪力墙体系，在下部设置刚度较小的框架柱。为了确保这种结构布置有效的不断提升，要能够在结构转换的楼层设置对应的转换构件，这种构件也就是转换层结构，一般来说，结构性高层建筑的转换成应该结合结构的特点进行分类，包含了梁柱体系，桁架体系，墙梁体系和后半转换体系等多种不同的体系，而在这之中，第一种体系的应用最为广泛，结合转换成功能性的不同也可以包含了上下部分结构类型的转换，这种情况下建筑体系的上部结构与下部结构的结构形式有着一定的差异性，建筑物上下部分之间的网柱尺寸不同，而这也需要其以转换层构件来扩大下部结构的柱距，从而形成更大的柱网，确保其能够具备转换的功能以及轴线尺寸提升的功能[1]。
二、转换层设计的主要原则
（一）竖向布置原则
转换结构应该结合建筑物的使用功能和结构总体的传力需求，结合高层建筑物结构设计方案进行对应的布置，也可以从建筑物使用要求出发，在局部位置设计转换成，这个空间不仅可以作为正常的楼层加以使用，同时也可以作为技术设备层进行使用，然而转换层的刚度应该得到充分的保障，从而防止出现竖向刚度过于悬殊的问题。对于大底盘多塔楼的商业建筑体系而言，转换层应该设置在裙房的屋面层，同时要提升屋面梁和板尺寸的厚度，防止其中间出现刚度相对较小的楼层，进而提升建筑结构的抗震能力。对于框支剪力墙结构的建筑体系而言，转换层的七度区不应该超过第五层，八度区则应该在三层以下，转换层的位置一旦超过了以上要求，则应该通过专门的研究和对策进行设计[2]。
（二）转换层的结构布置
根据调研分析我们可以看到，底层转换层位置越高，其上下刚度突变的程度也就越高，转换层上下之间的传力变化情况就越高，而转换层的位置越高，落地剪力墙更容易出现裂缝问题，导致框支柱的内部受力提升，转换层上部的墙体也会遭到破坏，也就是说，转换层位置越高，建筑体系的抗震能力就越弱。
而底部转换层结构，其上部分的竖向构件难以直接连续的贯通到地面，因此必须对其进行转换构建的设置。根据实际工程的设计经验来看，转换构件可以通过大梁、斜撑、箱形结构进行设计，其后板结构在地震区域之下使用相对较少，因此可以应用到非地震区之中，而对于空间较大的地下室，四周具有约束作用，其地震反应与地面以上的框架体系相比较小，因此在有抗震设计要求时可以在地下室使用厚板转换层设计[3]。
（三）转换层的抗震设计
为了确保设计的安全性，相应的框支剪力墙结构在设计时，其框支柱与剪力墙底部的抗震等级应该按照比最高抗震要求高一级的方式加以设置，从而使其抗震性能的到全面提升，而对于底部具有转换成的框架核心筒结构以及外围都是密柱框架的筒中筒结构，其抗震等级则不需要提升。在计算水平地震力时，转换构建的内力应该得到有效调整，同时也要考虑到竖向地震造成的影响。
三、梁式转换层结构设计
（一）框支柱设计
在设计过程之中，设计人员需要深入分析框支柱设计的相关参数，将其轴力数值乘以对应的调整系数并以此为基础开展设计活动，而其在承受地震作用时，其数值应该通过其总数和层数加以设计。一般而言，其主要参数会随着层数的增大而增大，而其受到的剪力则是以基底剪力为基础确定的，这也点也需要相应的工作人员加以明确，才能确保相关设计的科学性和合理性得到全面提升。设计人员在框支柱设计过程之中，也要能够考虑到不同结构参数与位置和距离之间的关系，明确当地的抗震要求，从而确保其结构功能得到充分发挥，为建筑结构设计的有效性提升提供必要的保障。
（二）框支梁设计
框支梁截面尺寸应该通过剪压比进行控制，其宽度应该超过墙厚度的2倍，同时要确保其在400毫米以上，高度应该是跨度的六分之一。工程框支梁的梁宽应该确定为800毫米，而框支梁在受力较强且受力情况相对复杂的情况下，应该能够承担起上下层荷载传递的作用，确保框支剪力墙抗震性能能够符合既定要求。框支梁的受力情况较为复杂，而在设计上则应该留有更多的安全储备，其纵筋配盘率应该超过百分之0.4，在框支梁满足计算要求的情况下，其配筋率应该超过百分之0.8，框支梁一般属于偏心的受拉构件，所受的轴力相对较高，因此其腰筋配置数量必须能够与实际要求相符[4]。
（三）转换层楼板设计
在高层建筑结构体系之中，转换层作为受力情况的过度点，上下部分的受力情况也存在着不同的规律。一般而言，下部结构总体刚度差异较大，水平方向的受力也相对集中，这也将导致转换层荷载在分配之中发生转换的问题，而在上部结构之中也会呈现出外部受力会以更加均匀方式分配到剪力墙之上的特点，转换层的楼板将对受到的力以更加科学和合理的方式进行分配，而在这个过程之中，多种方向的力也会对楼板进行作用，存在着较为严重的变形问题，因此转换层也需要有着对应的刚度作为保障。
另一方面而言，在多种设计活动开展之中，转换梁设计也是较为重要的组成部分，需要结合更加有效的参数进行承载能力的分析和测算，并引入更加专业化的建筑结构分析软件对不同位置的数据信息进行全面的分析，要能够结合不同构件的受力情况，计算和获取不同位置的受理参数，同时也要能够提取对应的结构内力，确保转换层结构截面承载力得到合理的计算。要能够结合深梁截面的要求开展设计活动，转换比的取值应该在六分之一到八分之一之间，同时要对大梁跨度进行分析，在大梁跨度超过12米时应该考虑到上部墙体的受力问题，进而使计算结果的准确性得到不断提升。在转换梁设计之中，要注意到转换梁设计与高层建筑转换层设计的关系，而在实际应用过程之中，也会将转换层作为设备层进行使用，因此需要对转换梁进行开口设计和位置设计，要能够考虑到结构性能发挥的协调性，从不同情况分析梁的受力情况，同时设计人员要明确的是，转换层本身对于抗震性能有着较为不利的影响，因此如果当地对于抗震设防有着9度以上的要求应该不予设计。
四、结束语
综上所述，转换层设计是高层建筑设计的难点所在，也是不同建筑结构形式转换的关键点，在设计过程之中，应该对于不同的方案进行全面的比较和分析，并在可能的情况下选择性价比更高，安全性和科学性更强的技术发方案，进而提升高层建筑设计的安全性和经济性，为我国工程建设活动的全面开展提供更加全面的保障。
参考文献
[1]蒋晗彬.高层建筑中的转换层结构设计要点研究[J].建筑工程技术与设计,2020,(23):320.
[2]宋策.高层建筑中的转换层结构设计要点研究[J].建筑工程技术与设计,2020,(22):838.
[3]崔晨光.高层建筑中的转换层结构设计要点研究[J].建材与装饰,2020,(17):87,90.
[4]徐海舰.建筑工程高层建筑结构转换层施工技术探讨[J].中国住宅设施,2020,(7):82-83.