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【摘 要】 随着时代的进步，经济的发展，人们对住房的要求不断提高。现代化的高层建设结构采用转换层的构建方式来增加房屋品质和建筑的艺术美感。下面，将对结构转换层的功能和型式进行简要分析，并通过实际案例进行剖析，让大家对高层建筑结构转换层有个初步了解。
【关键词】 结构设计；结构转换层；高层建筑
随着人们物质生活水平的不断提高，人们对精神的需求越来越高。在住房上，人们越来越注重其品质和美感，为此，高层建筑设计中出现结构转换层这一设计方法，关于其设计方法也仍在不断探索中。
1.转换层的功能和型式
1.1功能
转换层主要的功能有以下三点：一是将上半部分的剪刀墙通过转换层转换成下半部分的框架结构，这样的转换结构能够将空间扩大，在有限的空间内实现较大的使用面积。二是将上层和下层的柱网改变，但是转换层的结构形式不会变，它是利用转换层增大下方的柱距，构造成大柱网形式。这种转换结构通常应用在外框筒的下方，增大其出入口。三是通过转换层将剪刀墙的上方变换成框支剪刀墙的形式，上方剪刀墙的轴线与下方的柱网彼此交错，不产生连接，构成上方网柱和下方网柱不对齐。
1.2型式
转换层结构有不同的型式，主要分为以下几种：
1.2.1梁式转换形式
梁式转换有诸多优点，它简单可靠，快捷，施工方便，应用广泛，在所有转换形式应用中占比最大。转换梁截面的大小主要取决于抗剪承重力，也可通过一些方法减小它的尺寸，例如用型钢混凝土或预应力混凝土。在实际应用中，转换层也可作设备层，为了使工程管道顺利通过，常在转换梁的一些部位做若干洞口。在这种转换中，一定要做好转换梁与上方结构契合度的分析，它会改变转换梁的受力情况，还会对转换梁的内力产生影响。
1.2.2板式转换形式
板式转换的优点是在转换层以上的部分可以任意布局轴网和结构形式，对于建筑上方和下方轴网错位或不正交的情况尤其适合。这种转换也存在一些缺点，它的计算难度大，受力的状态比较复杂，转换板传送力的方向不明确。基于抗冲切和抗剪的需求，对转换板的厚度有一定要求，通常采用两米以上的转换板，这造成了转换层的刚度发生突变；转换层上下紧邻层结构较薄，抗震能力较弱。
1.2.3桁架转换形式
与梁式转换层相比，桁架转换层的受力情况更确切，自由空间更宽阔，对地震的防控能力更强。但是它在节点的设计上会有困难。在建筑结构中，节点的受力情况比较复杂，易于产生剪切脆性毁坏，造成施工当中的种种不便，基于这种情况，桁架转换层的使用受到限制。在正常使用中，要注意以下事项：其一是桁梁转换层的上弦节点与上方的载重中心一致，使得桁架的受力均匀，其二桁架转换层的高度要保持在三米以上，因为当高度较小时，在地震中会发生脆性毁坏。其三是在斜拉腹杆采用预应力，这样可以是构件的截面变小，效果更好。
1.2.4其它转换形式
转换层的型式除以上形式外，还有巨型框架转换，厚板厚梁式转换，箱型转换等。巨型框架是由矩形柱和几道大梁构成的，抵抗地震的性能特别好。它运用模拟工作过程的的设计方式，在成型之前能很好的解决支撑问题并且保证有足够的抗侧刚度。当上柱和下柱的网轴线相错很多，用梁托已经托不住时，这时需要较厚的板，构成承台式转换层，这种结构的下层柱网布置灵活自由，不需要与下层的结构对齐。它的缺点是自身重量太大，耗材较多。当四周及其内部的转换梁连接在一起，再有上下比较厚的板子，这就构成了箱型转换层。
2.实际案例来进行分析
2.1案例概述
下面对广州的富银大厦进行实际分析，它的建筑面积约为三万二千平方米，在动乱的年代，为了战时避难的需要，在战争时期，其地下设置为人防空间。大厦的上三层从事商业活动，第四层是转换层，再往上面是居民住房，总共为三十一层，总的高度九十多米。该大厦位于高度抗震区，丙类建筑，其剪力墙底部加强部位的抗震等级为一级，其他为三级，在电梯位置上下对齐，落地剪力墙构成核心筒。
2.2设计方案
按照需求，底部的商业活动区和娱乐区需要很大的柱网，使空间足够大；其上部为居民住宅区，其分隔的空间不大。从受力情况上看，建筑竖向的布置应该是上部的柱和抗震墙多一些，下部少一些；在刚度上，应该是上方的刚度大，下方的刚度小。为防止刚度发生变形，刚度沿着竖直方向均匀减少。在整体设计时，上方为剪力墙结构，下方为框架——剪力墙结构；在第四层应设有转换层，转换层结构构件可以用箱型结构，桁架结构以及梁式转换结构等。
2.3整体的计算
（1）构件截面的计算
转换梁截面组合的最大剪力值按公式：V=（0.15βcfcbh0）/gRE
（式中gRE=0.85）通过SATWE整体计算分析，转换梁的截面尺寸采用1000mm×2500mm.
（2）框支剪力墙截面的计算
当转换层上方和下方的结构刚度差比较大时，会出现转换层上下方结构内力的突变，易使抗侧力构件遭到破坏。所以，在实际设计时，会规定转换层上下等效刚度比。在此设计中，通过整体计算分析，将转换层下方的落地剪力墙厚度设置为350mm，转换层以上采用250mm和200mm.
（3）框支柱截面的计算
根据实际要求及SATWE软件计算，柱截面为1200mm×1200～1400mm不等。
（4）转换层楼板厚度的计算
框支转换层楼板是重要的传力构件，不落地剪力墙的剪力需要通过转换层的楼板传递到落地剪力墙，为保证楼板能可靠传递面内相当大的剪力，该工程转换层楼板厚度取值200mm。
2.4对于转换梁的设计
框支剪刀墙分析：第一，对结构进行用空间整体分析，得出各个构件的配筋及其内力的大小；第二，对转换梁周边的楼层平面有限元分析，获取较为全面细致的应力分布。在做平面有限元分析时，选择低层框架和框支层以上的部分，底层框支梁柱的有限单元按照300mm划分，上方的墙体及其洞口的位置均匀划分，梁柱全截面高度五等分。
对内力分析完，再对楼层剪力做适当调整：底层落地剪力墙要负担起这层所有的剪力；底层框支柱负责承受百分之二十到三十的底层剪力，框支柱剪力分配完后，再调整柱端梁的弯矩及其剪力。对于带有转换层的结构，下方的楼层因为建筑功能需要，设置成大空间，致使一些竖向抗侧力构件间断，结构的侧向刚度也会发生突变，通常比转换层上方的刚度小。设计过程中，应采取适当措施减少转换层上方和下方结构侧向刚度比和受剪承载力之比，保证高层建筑的抗震和抗风的能力。
框支梁构件通常为偏心受拉式，承担很大的剪力，当在上面设置边洞时，会出现小墙肢，其应力非常突出，使得边洞部位框支梁应力迅速增大，所以在设计时，边洞的框支梁的抗剪能力要增大。
3.结束语
通过对实例的分析，可以加强对转换层的理解，并且可以知道转换层的功能及类型。在实际高层建筑中，还需要做很多准备，考虑到每个因素再具体施工，以保证设计的合理，工程的顺利实施。
参考文献：
[1]仰宗录.转换层施工技术探讨[J].安徽建筑.2011，23（120：103-104
[2]付进喜.关于高层建筑中转换层设计的几个关键问题的探讨[J].科技与企业.2011，25（13）：123-124
[3]张蕾，李英民，韩军，飞渭，陈进.关于平面不规则高层建筑结构扭转问题的探讨[A].第八届全国地震工程学术会议论文集[C].2010，24（13）：102-104
[4]武成浩.基于樁土共同作用理论的高层结构地震反应分析与抗震性能评估方法研究[D].北京交通大学.2010，25（14）：102-105
[5]张杰.加强层对高层框—筒结构力学行为的影响研究[D].华中科技大学.2007，24（13）：104-105
【关键词】 结构设计；结构转换层；高层建筑
随着人们物质生活水平的不断提高，人们对精神的需求越来越高。在住房上，人们越来越注重其品质和美感，为此，高层建筑设计中出现结构转换层这一设计方法，关于其设计方法也仍在不断探索中。
1.转换层的功能和型式
1.1功能
转换层主要的功能有以下三点：一是将上半部分的剪刀墙通过转换层转换成下半部分的框架结构，这样的转换结构能够将空间扩大，在有限的空间内实现较大的使用面积。二是将上层和下层的柱网改变，但是转换层的结构形式不会变，它是利用转换层增大下方的柱距，构造成大柱网形式。这种转换结构通常应用在外框筒的下方，增大其出入口。三是通过转换层将剪刀墙的上方变换成框支剪刀墙的形式，上方剪刀墙的轴线与下方的柱网彼此交错，不产生连接，构成上方网柱和下方网柱不对齐。
1.2型式
转换层结构有不同的型式，主要分为以下几种：
1.2.1梁式转换形式
梁式转换有诸多优点，它简单可靠，快捷，施工方便，应用广泛，在所有转换形式应用中占比最大。转换梁截面的大小主要取决于抗剪承重力，也可通过一些方法减小它的尺寸，例如用型钢混凝土或预应力混凝土。在实际应用中，转换层也可作设备层，为了使工程管道顺利通过，常在转换梁的一些部位做若干洞口。在这种转换中，一定要做好转换梁与上方结构契合度的分析，它会改变转换梁的受力情况，还会对转换梁的内力产生影响。
1.2.2板式转换形式
板式转换的优点是在转换层以上的部分可以任意布局轴网和结构形式，对于建筑上方和下方轴网错位或不正交的情况尤其适合。这种转换也存在一些缺点，它的计算难度大，受力的状态比较复杂，转换板传送力的方向不明确。基于抗冲切和抗剪的需求，对转换板的厚度有一定要求，通常采用两米以上的转换板，这造成了转换层的刚度发生突变；转换层上下紧邻层结构较薄，抗震能力较弱。
1.2.3桁架转换形式
与梁式转换层相比，桁架转换层的受力情况更确切，自由空间更宽阔，对地震的防控能力更强。但是它在节点的设计上会有困难。在建筑结构中，节点的受力情况比较复杂，易于产生剪切脆性毁坏，造成施工当中的种种不便，基于这种情况，桁架转换层的使用受到限制。在正常使用中，要注意以下事项：其一是桁梁转换层的上弦节点与上方的载重中心一致，使得桁架的受力均匀，其二桁架转换层的高度要保持在三米以上，因为当高度较小时，在地震中会发生脆性毁坏。其三是在斜拉腹杆采用预应力，这样可以是构件的截面变小，效果更好。
1.2.4其它转换形式
转换层的型式除以上形式外，还有巨型框架转换，厚板厚梁式转换，箱型转换等。巨型框架是由矩形柱和几道大梁构成的，抵抗地震的性能特别好。它运用模拟工作过程的的设计方式，在成型之前能很好的解决支撑问题并且保证有足够的抗侧刚度。当上柱和下柱的网轴线相错很多，用梁托已经托不住时，这时需要较厚的板，构成承台式转换层，这种结构的下层柱网布置灵活自由，不需要与下层的结构对齐。它的缺点是自身重量太大，耗材较多。当四周及其内部的转换梁连接在一起，再有上下比较厚的板子，这就构成了箱型转换层。
2.实际案例来进行分析
2.1案例概述
下面对广州的富银大厦进行实际分析，它的建筑面积约为三万二千平方米，在动乱的年代，为了战时避难的需要，在战争时期，其地下设置为人防空间。大厦的上三层从事商业活动，第四层是转换层，再往上面是居民住房，总共为三十一层，总的高度九十多米。该大厦位于高度抗震区，丙类建筑，其剪力墙底部加强部位的抗震等级为一级，其他为三级，在电梯位置上下对齐，落地剪力墙构成核心筒。
2.2设计方案
按照需求，底部的商业活动区和娱乐区需要很大的柱网，使空间足够大；其上部为居民住宅区，其分隔的空间不大。从受力情况上看，建筑竖向的布置应该是上部的柱和抗震墙多一些，下部少一些；在刚度上，应该是上方的刚度大，下方的刚度小。为防止刚度发生变形，刚度沿着竖直方向均匀减少。在整体设计时，上方为剪力墙结构，下方为框架——剪力墙结构；在第四层应设有转换层，转换层结构构件可以用箱型结构，桁架结构以及梁式转换结构等。
2.3整体的计算
（1）构件截面的计算
转换梁截面组合的最大剪力值按公式：V=（0.15βcfcbh0）/gRE
（式中gRE=0.85）通过SATWE整体计算分析，转换梁的截面尺寸采用1000mm×2500mm.
（2）框支剪力墙截面的计算
当转换层上方和下方的结构刚度差比较大时，会出现转换层上下方结构内力的突变，易使抗侧力构件遭到破坏。所以，在实际设计时，会规定转换层上下等效刚度比。在此设计中，通过整体计算分析，将转换层下方的落地剪力墙厚度设置为350mm，转换层以上采用250mm和200mm.
（3）框支柱截面的计算
根据实际要求及SATWE软件计算，柱截面为1200mm×1200～1400mm不等。
（4）转换层楼板厚度的计算
框支转换层楼板是重要的传力构件，不落地剪力墙的剪力需要通过转换层的楼板传递到落地剪力墙，为保证楼板能可靠传递面内相当大的剪力，该工程转换层楼板厚度取值200mm。
2.4对于转换梁的设计
框支剪刀墙分析：第一，对结构进行用空间整体分析，得出各个构件的配筋及其内力的大小；第二，对转换梁周边的楼层平面有限元分析，获取较为全面细致的应力分布。在做平面有限元分析时，选择低层框架和框支层以上的部分，底层框支梁柱的有限单元按照300mm划分，上方的墙体及其洞口的位置均匀划分，梁柱全截面高度五等分。
对内力分析完，再对楼层剪力做适当调整：底层落地剪力墙要负担起这层所有的剪力；底层框支柱负责承受百分之二十到三十的底层剪力，框支柱剪力分配完后，再调整柱端梁的弯矩及其剪力。对于带有转换层的结构，下方的楼层因为建筑功能需要，设置成大空间，致使一些竖向抗侧力构件间断，结构的侧向刚度也会发生突变，通常比转换层上方的刚度小。设计过程中，应采取适当措施减少转换层上方和下方结构侧向刚度比和受剪承载力之比，保证高层建筑的抗震和抗风的能力。
框支梁构件通常为偏心受拉式，承担很大的剪力，当在上面设置边洞时，会出现小墙肢，其应力非常突出，使得边洞部位框支梁应力迅速增大，所以在设计时，边洞的框支梁的抗剪能力要增大。
3.结束语
通过对实例的分析，可以加强对转换层的理解，并且可以知道转换层的功能及类型。在实际高层建筑中，还需要做很多准备，考虑到每个因素再具体施工，以保证设计的合理，工程的顺利实施。
参考文献：
[1]仰宗录.转换层施工技术探讨[J].安徽建筑.2011，23（120：103-104
[2]付进喜.关于高层建筑中转换层设计的几个关键问题的探讨[J].科技与企业.2011，25（13）：123-124
[3]张蕾，李英民，韩军，飞渭，陈进.关于平面不规则高层建筑结构扭转问题的探讨[A].第八届全国地震工程学术会议论文集[C].2010，24（13）：102-104
[4]武成浩.基于樁土共同作用理论的高层结构地震反应分析与抗震性能评估方法研究[D].北京交通大学.2010，25（14）：102-105
[5]张杰.加强层对高层框—筒结构力学行为的影响研究[D].华中科技大学.2007，24（13）：104-105