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摘要：近年来，随着我国城市建设的不断发展，高层建筑物使用功能的越来越多元化，因此造就了越来越多的超常规结构，带转换层的高层建筑就是其中较为普遍的一种。基于此，本文先是对高层建筑转换层结构的特点及设计原则进行了分析，随后对转换层结构设计要点进行了重点探究。
关键词：高层建筑；混凝土转换层；结构设计
引言：近年来，随着高层建筑数量日益增多，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施，并且开始大量兴建集住宅、办公、商场等类型的高层建筑，已成为现代高层建筑的一大发展趋势。为了实现功能多样的综合性建筑的建造要求，越来越多高层建筑采用了转换层结构。对此，本文结合工程实例对高层建筑混凝土转换层结构设计进行了粗略的探讨。
1、高层建筑结构转换层的特点
高层建筑结构转换层具有以下几方面的特点：
（1）转换结构构件需要承受其上部结构所传下来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载，使得转换结构构件的内力很大，竖向荷载成了控制转换结构构件设计的主要因素。
（2）转换结构构件通常具有数倍于上部结构的跨度，转换结构构件的竖向挠度成为严格控制的目标。因此为保证转换结构有足够的强度和刚度，致使结构构件的截面尺寸不可避免地高而大。
2、高层建筑混凝土转换层结构设计原则
转换层结构的合理设置，一方面可以解决平面连续性变化的结构单元体系，另一方面可以有效解决竖向结构的突变性转化。所以对于转换层结构设计，应遵从以下几个方面原则：
（1）转换层结构设计应严格控制上、下层的刚度，以此提高上层柱子的抗侧力，减少结构竖向刚度及受剪承载力变化，这样有利于结构的整体受力。
（2）在转换层结构设计的过程中，需要特别注意的是转换梁、转换厚板本身的刚度，目的是使结构内力能准确的作用于转换层下部。
3、高层建筑混凝土转换层结构设计的要点
3.1结构概念设计
在整体结构概念进行设计时，需要注意以下三点：
第一，加强底部框支层的刚度。依据前文提到的设计原则，为了避免结构竖向刚度突变，应该把转换层侧向刚度与相邻上一层侧向刚度的比值控制在 0.8以上。
第二，提高底部框支层的受剪承载力。依据前文提到的设计原则，为了防止楼层受剪承载力突变，应该把转换楼层受剪承载力与相邻上一层受剪承载力的比值控制在 0.75以上。
第三，加强转换层楼板的刚度，增强水平荷载传递的可靠性。转换梁高度一般大于梁跨度的 1/8，转换厚板应由抗弯、抗剪及抗冲切截面验算确定。为了增加结构的整体性，楼板转换层设计厚度为180mm，并且采用双层双向配筋的方式，将配筋率控制在 0.25%。
3.2转换层的设置
转换层根据结构的传力以及建筑功能的需要，原则上可沿着竖向高度灵活布置。但相关研究显示，如果转换层位置越高，其上下刚度的突变就会越大，转换层上下楼层的受剪承载力突变也会加剧，框支柱内力加大，转换层上部附近的一些剪力墙容易出现。所以说，转换层的位置如果是过于高，就会对抗震产生不利的影响。
因此，在转换层位置的设置方面，7 度区应该要低于第五层，8 度区域要低于第三层，如果转换层的位置与上述的规定不相符合，那么就应该要采取相应的措施来予以应对。对于带地下车库的普通住宅，为了满足地下车库开阔空间的需要，转换层可设置在住宅首层。此外，在一些商业建筑中，如果是带裙楼的多塔楼，对于塔楼的转换层来说，可将其设置在裙房中的屋面层，而且要加大屋面梁的尺寸以及厚度等，以防止其中某些构件刚度太小，传力不均匀而出现构件内力突变，进一步将震害减小。
3.3框支柱设计
首先，框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，应该对其轴压比应严格控制。比如，某工程框支柱抗震等级为一级，因此其轴压比就不得大于 0.6；对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱，则不得大于 0.5。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于 φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。
其次，在某些工程中，个别框支柱还兼作剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于 0.2 的要求。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的 30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配，底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加，因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。
此外，为了加强转换层上下连接，框支柱其上部有墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层；其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层梁板内，满足锚固要求。
4、工程实例
某地上十一层、地下一层的高层建筑，因地下车库的车道从建筑物中部穿过，有两片剪力墙不能落地，需进行转换。高层所在地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，地震分组为第一组，III类场地土，设计特征周期为0.45s，基本风压值W＝0.50 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。高层结构设计使用年限和设计基准期均为50年，安全等级为二级，抗震等级为三级。
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图1 某高层建筑转换层平面布置图
转换层设置在结构首层，转换层平面布置如图一所示。两片不落地剪力墙共下设置四道转换大梁，转换梁净宽6.4米至7.4米，梁截面为800X1100mm。框支柱截面为800X1400mm，箍筋全长加密且不小于 φ12@100。转换层楼板厚度为180mm，且采用双层双向配筋的方式，将配筋率控制在 0.25%。通过上述各种处理措施后，转换层上下传力良好，并未出现侧向刚度以及承载力突变的情况，能够很好地满足结构安全使用要求。
结束语：
总而言之，混凝土结构转换层便是非常实用的一种结构形式，它可以实现高层建筑的功能性转换，实现多个功能分区在同一个高层建筑物的建筑空间中并存。对此，本文结合工程实例对高层建筑混凝土转换层结构的设计原则和设计要点进行了粗略的探讨。只有在结构设计中遵循这些设计原则，并根据这些设计要点进行逐一的精心设计，才能达到既满足建筑功能需求、又安全经济的设计要求。
参考文献：
[1]冯文.浅谈高层建筑混凝土结构转换层设计[J].建筑工程技术与设计，2020.
[2]董涛.高层建筑混凝土结构转换层设计要点[J].百科论坛电子杂志，2019.
[3]王鸿.高层建筑混凝土结构转换层设计要点[J].中外交流，2018.
[4]王路平，刘宝宝.高层建筑混凝土转换层结构设计[J].建材发展导向（下），2017.