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【摘要】目前，国内梁式转换层结构的工程设计与施工经验逐渐增多，但在结构设计方面还需待一步总结和完善。通过对梁式转换层的设计思路和构造要求的深入了解，选择合理的结构布置方式和构造设计方法是关键。结构布置的合理与否直接影响建筑的质量与使用性能，同时也与建筑的经济性有着密切的关系。
【关键词】高层建筑；转换层；设计
1、高层建筑转换层结构设计中的整体计算要点
1.1带转换层的高层结构是复杂的空间受力体系，必须将转换结构作为整体结构中的一个重要组成部分，应确定较能反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型，选取合适的三维空间分析软件进行整体结构计算分析。
1.2抗震计算中，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应少于15，且应使振型参与质量不小于总质量的90%。
1.3应采用弹性时称分析法进行补充计算；必要时宜采用弹塑形静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑形变形。
1.4度抗震设计时转换构件还应考虑竖向地震的作用，可采用反映谱方法或动力时程分析方法计算；近似考虑，也可取构件重力荷载代表值的10%；
1.5转换层是薄弱楼层，不论其竖向侧向刚度是否满足规范要求，其地震剪力应乘以1.15的增大系数特一级一级二级转换构件水平地震作用内力应分别乘以增大系数1.8，1.5，1.25。
1.6框支转换中，由于转换层以下的落地剪力墙刚度远大于框支柱，为提高剪力墙裂缝开展后框支柱的承载力安全度，应对框支柱的剪力作相应调整
2、高层建筑梁式转换层结构的设计
2.1转换梁的截面设计方法
转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。①托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换粱承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。
2.2转换层结构的构件设计
转换层结构不仅竖向刚度易在转换层附近发生突变，还应关注的是竖向抗侧力构件不连续，使结构的传力（包括竖向及水平力）途径在转换层及其附近发生突变，在强震作用下，易产生薄弱部位。因此在抗震设计中，除了控制转换层上下刚度比外，还应采用措施，加强转换层及附近层结构构件包括转换柱、转换梁、落地墙、转换层上下各两层楼板等构件，以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震下有足够的延性。
2.3转换梁设计要点
主要规定如下：（1）转换梁与转换柱截面中线宜重合。（2）转换梁截面高度不宜小于计算跨度的1/8。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。（3）托柱转换梁应沿腹板高度配置腰筋，其直径不宜小于12mm，间距不宜大于200mm。（4）转换梁纵向钢筋接头宜采用机械连接，同一连接区段内接头钢筋截面面积不宜超过全部纵筋截面面积的50%，接头位置应避开上部墙体开洞部位、梁上托柱部位及受力较大部位。（5）转换梁不宜开洞。若必须开洞时，洞口边离开支座柱边的距离不宜小于梁截面高度；被洞口削弱的截面应进行承载力计算，因开洞形成的上、下弦杆应加强纵向钢筋和抗剪箍筋的配置。（6）托柱转换梁在转换层宜在托柱位置设置正交方向的框架梁或楼面梁。
2.4转换梁的计算要求
（1）转换梁的承载力一般是由斜截面受剪承载力控制。斜截面受剪承载力主要由混凝土和箍筋承担，梁水平腰筋也能承担一部分剪力，但一般不参与计算，而是作为安全储备使用。因此适当提高转换梁的水平腰筋不仅能减少裂缝的产生，还能加大其受剪承载力。（2）转换梁的正截面受弯承载力计算与普通梁相同。（3）由于上部荷载作用点或荷载作用线经常与梁截面中心线不重合，使得转换梁产生扭矩，而梁的抗扭承载力较低，因此设计时不仅要通过计算来确定抗扭承载力是或能满足，还应在开始设计时就尽量使两者重合，有条件的情况下可设置双向转换梁来平衡扭矩。
2.5落地剪力墙设计要点
（1）落地剪力墙承担的地震倾覆力矩应大于结构总地震倾覆力矩的50%；（2）落地剪力墙洞口宜布置在墙体的中部；（3）落地剪力墙的间距：非抗震时不宜大于3B和36m；抗震设计时，当底部框支层为1～2层时，不宜大于2B和24m；当底部框支层为3层及3层以上时，不宜小于1.5B和20m；B为落地墙之间楼盖的平均宽度。
2.6转换层及其相邻楼层楼板的设计要点
（1）转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向布置，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%，落地剪力墙外围楼板不宜开洞。（2）与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。
2.7转换层的抗震设计
带转换层的高层建筑结构中，由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性受到很大的破坏，转换层结构竖向承载力构件不连续和墙、柱截面的突变，导致传力路线曲折等，因此转换结构的抗震性能较差。为保证设计的安全性，规定“部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按《高规》的规定提高一级采用，己经为特一级时不再提高”，提高相关构件的抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架，核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级不必提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大。在8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。
2.8托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
2.9楼板
由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，因此要适当加厚转换层楼面，建议采用厚度不小于180mm的现浇板，这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配，并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力，也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度不小于C30，并采用双向双排钢筋网，每排钢筋的配筋率不小于0.25%，转换层楼板不宜有大的开洞，当开洞时应在洞口四周设置次梁或者暗梁，楼板开洞位置尽可能远离外侧边，与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋混凝土墙围成筒体。
3、结语
在进行高层建筑梁式转换层结构设计时，要概念明确，思路清晰，计算分析各种转换层结构时，应选用适宜的平面或空间有限元程序，以减少工作量，提高效率，同时对某些结果的调整也变得更为理想。普通梁承载力计算、受力性能及构造与转换梁有较大差异，在转换梁设计中应该谨慎对待，从而充分保证结构使用安全。
参考文献：
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]谢晓锋.高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑，2013，
【关键词】高层建筑；转换层；设计
1、高层建筑转换层结构设计中的整体计算要点
1.1带转换层的高层结构是复杂的空间受力体系，必须将转换结构作为整体结构中的一个重要组成部分，应确定较能反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型，选取合适的三维空间分析软件进行整体结构计算分析。
1.2抗震计算中，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应少于15，且应使振型参与质量不小于总质量的90%。
1.3应采用弹性时称分析法进行补充计算；必要时宜采用弹塑形静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑形变形。
1.4度抗震设计时转换构件还应考虑竖向地震的作用，可采用反映谱方法或动力时程分析方法计算；近似考虑，也可取构件重力荷载代表值的10%；
1.5转换层是薄弱楼层，不论其竖向侧向刚度是否满足规范要求，其地震剪力应乘以1.15的增大系数特一级一级二级转换构件水平地震作用内力应分别乘以增大系数1.8，1.5，1.25。
1.6框支转换中，由于转换层以下的落地剪力墙刚度远大于框支柱，为提高剪力墙裂缝开展后框支柱的承载力安全度，应对框支柱的剪力作相应调整
2、高层建筑梁式转换层结构的设计
2.1转换梁的截面设计方法
转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。①托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换粱承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。
2.2转换层结构的构件设计
转换层结构不仅竖向刚度易在转换层附近发生突变，还应关注的是竖向抗侧力构件不连续，使结构的传力（包括竖向及水平力）途径在转换层及其附近发生突变，在强震作用下，易产生薄弱部位。因此在抗震设计中，除了控制转换层上下刚度比外，还应采用措施，加强转换层及附近层结构构件包括转换柱、转换梁、落地墙、转换层上下各两层楼板等构件，以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震下有足够的延性。
2.3转换梁设计要点
主要规定如下：（1）转换梁与转换柱截面中线宜重合。（2）转换梁截面高度不宜小于计算跨度的1/8。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。（3）托柱转换梁应沿腹板高度配置腰筋，其直径不宜小于12mm，间距不宜大于200mm。（4）转换梁纵向钢筋接头宜采用机械连接，同一连接区段内接头钢筋截面面积不宜超过全部纵筋截面面积的50%，接头位置应避开上部墙体开洞部位、梁上托柱部位及受力较大部位。（5）转换梁不宜开洞。若必须开洞时，洞口边离开支座柱边的距离不宜小于梁截面高度；被洞口削弱的截面应进行承载力计算，因开洞形成的上、下弦杆应加强纵向钢筋和抗剪箍筋的配置。（6）托柱转换梁在转换层宜在托柱位置设置正交方向的框架梁或楼面梁。
2.4转换梁的计算要求
（1）转换梁的承载力一般是由斜截面受剪承载力控制。斜截面受剪承载力主要由混凝土和箍筋承担，梁水平腰筋也能承担一部分剪力，但一般不参与计算，而是作为安全储备使用。因此适当提高转换梁的水平腰筋不仅能减少裂缝的产生，还能加大其受剪承载力。（2）转换梁的正截面受弯承载力计算与普通梁相同。（3）由于上部荷载作用点或荷载作用线经常与梁截面中心线不重合，使得转换梁产生扭矩，而梁的抗扭承载力较低，因此设计时不仅要通过计算来确定抗扭承载力是或能满足，还应在开始设计时就尽量使两者重合，有条件的情况下可设置双向转换梁来平衡扭矩。
2.5落地剪力墙设计要点
（1）落地剪力墙承担的地震倾覆力矩应大于结构总地震倾覆力矩的50%；（2）落地剪力墙洞口宜布置在墙体的中部；（3）落地剪力墙的间距：非抗震时不宜大于3B和36m；抗震设计时，当底部框支层为1～2层时，不宜大于2B和24m；当底部框支层为3层及3层以上时，不宜小于1.5B和20m；B为落地墙之间楼盖的平均宽度。
2.6转换层及其相邻楼层楼板的设计要点
（1）转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向布置，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%，落地剪力墙外围楼板不宜开洞。（2）与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。
2.7转换层的抗震设计
带转换层的高层建筑结构中，由于设置了转换层，沿建筑物高度方向刚度的均匀性受到很大的破坏，转换层结构竖向承载力构件不连续和墙、柱截面的突变，导致传力路线曲折等，因此转换结构的抗震性能较差。为保证设计的安全性，规定“部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按《高规》的规定提高一级采用，己经为特一级时不再提高”，提高相关构件的抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架，核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的抗震等级不必提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大。在8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。
2.8托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
2.9楼板
由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构，转换层楼面在其平面内受力很大，楼板变形显著，因此要适当加厚转换层楼面，建议采用厚度不小于180mm的现浇板，这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配，并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力，也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度不小于C30，并采用双向双排钢筋网，每排钢筋的配筋率不小于0.25%，转换层楼板不宜有大的开洞，当开洞时应在洞口四周设置次梁或者暗梁，楼板开洞位置尽可能远离外侧边，与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时，应用钢筋混凝土墙围成筒体。
3、结语
在进行高层建筑梁式转换层结构设计时，要概念明确，思路清晰，计算分析各种转换层结构时，应选用适宜的平面或空间有限元程序，以减少工作量，提高效率，同时对某些结果的调整也变得更为理想。普通梁承载力计算、受力性能及构造与转换梁有较大差异，在转换梁设计中应该谨慎对待，从而充分保证结构使用安全。
参考文献：
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]谢晓锋.高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑，2013，