何婧
中信建筑设计研究总院有限公司 ,湖北省武汉市 430014
摘要：转换层的设计应用是为了提高空间利用率，为建筑物提供较大的出入口，在高层建筑物中设计较大空间，满足人们多元化需求。转换层的设计基于两个空间具有异同性功能需求。目前，大多数高层建筑结构，低层（1～3层）为商用，高层（4层以上）为住宅。其中，商用需要较大空间，与住宅设计相区别，使用转换层可满足这种设计需求。基于此，对高位转换结构的设计要点进行研究，仅供参考。
关键词：高位转换层；结构设计；要点
引言
在当前城市的建筑中层建筑的建设越来越广泛，其功能性极强，多功能的建筑在设计时，需要对其内部结构进行合理布局。高层建筑在结构方面，为了满足特定的建筑功能，通常会设计结构转换层因此在高层建筑的结构设计中，设计人员必须对结构转换层设计进行分析，以保证建筑的质量和使用安全。
1高位转换层结构的工作原理
以结构布置来划分，可将转换层转换情况分为以下几种：第一，不改变上下层的柱网与轴线，只在轴柱结构进行转换。第二，改变上下部结构，包括上部剪力墙结构和下部框架结构，转换层的作用是将上部结构转换为下部框架结构，形成一个不落地的剪力墙。第三，对结构的轴线和结构的形式同时转换，能够最大限度避开柱网线与上部轴线。梁式转换层在转换时的工作机制，是在转换层上一层地板位置设置交错转换大梁用来承托上部竖向上的传力构件，为了满足最大的荷载采用钢筋混凝土转换大梁，由于梁式转换层结构简单，所以布置时可采取横向或纵向方式布置。具有施工简单、成本较低的优点，但是其抗震性能较差，且现场施工所需设备和管道众多，在设计施工中要充分考虑上述所有因素才能达到提高转换层结构质量的效果。
2高位转换层结构形式
2.1梁式
梁式转化层是高层建筑中最为常用的转换层结构，其载荷力传导直接，同时其结构设计和分析简便，成本造价较低。梁式转化层结构采用转换梁作为承载结构，分为托墙和托柱两种方式，其施工材料可以采用钢筋混凝土、预应力混凝土和钢结构。在实际工程中，转换梁的跨度要综合考虑上层墙体的层数，其常用的跨度为6~12m，转换梁结构设计选择与受力性能以及形式有直接关系，托柱式转换梁界面的设计可以按照普通截面的配筋计算方式，如果上部的承载部分为上部斜杆框架，应采用偏心受拉构件界面设计，而对于托墙式的截面设计，要计算其纵向钢筋的分布状况，对开门较多的墙体，也可以采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法。
2.2箱式
若转换梁实际的接触面积较大，1层楼板难以符合实际载力需求，则应假设其符合实际承载力，再为其设计转换梁，并且增加1层楼板，令建筑结构相似于箱形。箱式转换层的设计原理为多种托梁方式结合，将2个区域的楼板有效连接，使其处于共同工作状态，其结合方式包括双向、单向，使用时视具体情况选择。箱式转换层具有较大的刚度，有利于保持高层建筑的整体安全性，实现商业区域与住宅区域建筑之间传递承载力的效应。
2.3板式
此种方式的运用，便是直接将转换板当作转换层，但转换板自身的厚度一定要满足相应标准，通常厚度在2~2.8m左右，能够保障切、冲、剪的耐力良好，主要在转换层下部位置较大错开、主梁承载力不足、缺乏顺序的情况下得以运用[2]。板式转换的运用，能够提升下层的灵活程度，但是由于转换板过于厚重，从而增加了施工作业的难度，同时也造成施工作业过于烦琐。
2.4桁架式
若高层建筑的1～3层为商业区，对空间需求较大，需要空间宽敞明亮，而4～20层为住宅区，对空间需求较为密集，同时需要布设多重管道。桁架式转换层能够满足此类建筑结构的需求。住宅区与商业区的柱墙相连接是桁架的设计原理，与此同时，各类管道能在桁架之间自由设计，满足多重建筑结构的设计需求。桁架设计有2种表现形式：桁架内空和桁架内实。市场应用较为广泛的是刚桁架，即桁架内实。
当高层建筑的材质为混凝土时，以刚性桁架设计为主，具有良好的实践效果。
3高位转换层结构的合理设计策略
3.1设计转换梁截面
高层建筑的施工设计环节中，其梁式转换层转换梁是设计要点，需要设计人员确保转换梁的设计质量。具体设计过程中，梁截面是重点，需要设计人员加强研究，以能够真正确保梁式转换层的稳定。一般情况下，梁式转换层主要包括托住形式、托墙形式两种。当转换梁为托住形梁，且转换梁是对上部普通框架进行承托时，给予常规截面面积设计即可，但转换梁与普通梁的受力应具有一致性；转换率的设计过程中，如果转换梁是对上部斜杆框架进行承托，此转换梁则会受到轴向拉力的影响，因此，转换梁截面应根据偏心受拉构件进行计算设计；若果转换梁是对上部墙体进行承托，并且具有满跨不开洞的特点时，上部墙体与转换梁是共同受力关系，为了确保转换梁的安全可靠，设计人员可以采取应力截面设计、深梁截面设计的方法。
3.2楼板设计
转换层有效分割框支剪力墙，将其分为2个区间，具有不同的受力表现。处于上层的住宅区，其实际承载力来自外部，通过各片剪力墙的刚度均匀划分。处于下层的商业区，框支柱的实际刚度和落地剪力墙的刚度性能存在一定异同性，在此背景下，水平方向的剪力应传递至剪力墙位置。转换层楼板的作用在于将2个区域实际承受的剪力进行科学调整与重新划分。楼板在转移受力时自身承受较大压力，若发生较为严重的变形事件，势必影响其功能的发挥。为此，应保障楼板具有较强对抗性的刚度，以符合工程的承载需求。制作转换层楼板选用的材料应格外注意，制作材料直接关乎其刚度属性，故而选择C35混凝土，制作厚度为200mm，配筋率约0.3%。在实际设计中，应适当增强楼板刚度，以保障其高效率完成受剪力划分任务。
3.3转换大梁设计要点
梁式转换层结构设计中，转换层楼板要将上层的水平剪力顺利地传递至下层的建立结构上，此时转换层楼板也会受到平面内剪力的影响，结构需同时承受竖向荷载，以期增大楼板结构的刚度和强度。此外，转换层大梁承担了上部剪力墙或上部柱体结构的竖向传载任务，转换层大梁自身需要承受较大的应力，这也成为了结构抗震中十分重要的环节。为此，设计人员务必高度重视大梁设计的科学性与合理性。
3.4落地剪力墙与轴压之间的距离
剪力与弯矩在水平荷载或是框支柱垂直的作用下是非常小的，其力主要为轴压力。因此，对于轴压力而言，必须要展开严格的管控。在开展建筑物抗压、抗震能力设计时，需要控制轴压比在0.6以下。针对落地剪力墙间距管控而言，需要将实际工程的需求作为依据，运用厚度大于200mm的楼板，还需要将楼板的开洞数展开管控，选取双面双向钢筋，对于楼板的板角位置，还应该增加斜筋，确保在发生地震灾害之时，能够将建筑转换层的剪力变化，将自身压力加大，只有将落地剪力墙的间距合理性作出保证，才能够整体提升建筑物的抗压、抗震能力。
3.5转换层抗震设计要点
高层建筑结构设计中，结构中设有转换层，而这也影响了建筑物刚度分布的均匀性。转换层结构的竖向承载力和墙柱截面发生了较大的变化，相应的传力线路也随之发生了明显的改变，进而破坏剪力墙结构的抗震性能。为维护转换层结构设计的安全性，设计人员应在三层或以上楼层设计中，做好墙柱的加强和加固处理。
结束语
转换层在建筑中应用得越来越多，但是其中结构设计部分的工作是比较复杂的，设计者需结合设计要求实施设计，本文全方位地分析了转换层的重点设计事项，同时分析各个部分的具体设计问题，设计者需加深对转换层系统的认识，控制关键环节，对梁式转换层以及多功能型建筑的整体安全性加以保障。
参考文献
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