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摘要：建筑转换层的设置通常是为了满足建筑的需要，其结构型式的选择必须与建筑方案相互配合。注重转换层结构的概念设计，合理的结构平面和竖向布置可以从整体上形成良好的抗震体系，保证建筑物的安全性和经济性。本文对建筑转换层的结构设计进行了探讨。
关键词：建筑；转换层；结构设计；特点；原则
Abstract: the construction of the conversion layers is usually set in order to meet the needs of the building, the selection of structure type and construction scheme must cooperate with each other. Pay attention to convert layer structure concept design, reasonable structure plane and vertical layout can from the whole form good aseismic system, ensure the safety of the building and economy. In this paper, the architecture of the conversion layers structure design is discussed.
Keywords: architecture; Conversion layers; Structure design; Characteristics; principle
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
随着城市建设的快速发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化 、综合化和全面化，由于建筑物的各部分使用功能和要求的不同，对建筑物的结构形式、 柱网布置等也就提出了不同的要求 。目前较为常见的形式是上部为小开间的民用住宅，较多的墙体来分隔空间以满足户型的需要；下部为大开间的商场或公共娱乐场所，大柱网 、少墙体，以满足公共使用要求 。为了满足建筑要求，实现这种结构形式的变化过渡，就必须在上下不同的结构体系转换的楼层设置转换层。
一、建筑转换层受力特点
工程中经常遇到的带转换层的结构形式即为底层大空间剪力墙结构，即结构的部分剪力墙落地，部分剪力墙在底部变为框架，这种结构形式的受力特点为：
1、底层大空间剪力墙结构以转换层为界，其上部所有剪力墙变形曲线相似，由水平外力产生的楼层剪力按各片剪力墙的等效刚度比例分配，其下部由于框支剪力墙的侧向刚度急剧变小，使底层框架承担的水平力也迅速减小，而落地剪力墙在底层承担的水平力却迅速增加。
2、水平力在底层分配关系迅速改变，这种改变是通过转换层的刚性楼板对内力的传递作用而实现的。 转换层楼板在完成上下楼层剪力重新分配的同时，自身在平面内受到很大的力，也产生了较明显的平面内变形，从而影响了关于楼板平面刚度无限大的基本假定。
3、当底层框支柱和落地剪力墙按等效刚度分配水平力时，由于框支柱的侧向刚度通常不到剪力墙侧向刚度的1% ，因此在计算中它所承担的水平力是极小的 。但当转换层楼板有变形时，底层在框支柱区域内水平位移达到最大，从而使框支柱实际受到的剪力要比理论分析所得到的剪力大得多。 以上受力特点表明，转换层上下附近的受力状况是比较复杂的，在工程设计时必须对落地剪力墙和框支柱留有安全储备。
二、 建筑转换层结构设计的原则
1、 由于转换层的设置会造成建筑物纵向刚度的突变， 使其成为建筑物的薄弱环节，因此，在进行转换层的结构设计时，应当尽可能减少需要结构转换的纵向构件， 并相应的增加直接落地的纵向构件数量，从而降低建筑刚性突变的程度， 提高结构的抗震能力。
2、 当转换层高度较低时，对建筑物重心与受力状况的影响相对较小，建筑物也因此更加稳固 。所以，在进行转换层结构设计时， 应当尽量降低转换层所处的位置， 保证建筑物结构的稳固。
3、 转换层的结构设计应当采取强化下部结构， 弱化上部结构的设计思路， 并选择具有明确传力路径的设计模式， 在保证工程质量的前提下， 降低转换层的施工难度， 控制转换层的施工成本， 更好的实现建筑物的经济效益社会效益。
三、转换层设计型式
转换层可沿建筑物高度方向任意布置, 一般使用在下部 2层 ~ 3层处位置较多。转换层根据设计型式的不同, 有时可做正常使用楼层, 有时可做为设备层, 有时为非用层。转换层的常用做法为梁式、箱式、厚板式、桁架式、拱型式等。
1、 梁式
此种转换层应用较为广泛, 其设计施工简便, 受力较为明确, 一般运用于上下层轴线布置较为规则的情况。当需要纵横同时转换时, 则采用双向梁布置。对于框筒或筒中筒结构, 由于外框筒一般柱距较密,在底部一、二层入口处, 由于出入口的需要, 有时需要把外筒的柱减少。对此情况则可在上下层交接处做一转换大梁, 把上部结构的荷载通过梁转至下部大柱上。但梁式转换的不确定处在于, 当上下轴线错位, 转换次梁较多时,空间受力较为复杂, 经过试验及文献记载, 在转换梁端易出现裂缝, 且转换主梁在水平荷载作用下会形成较大扭距。
2、 箱形
当转换梁纵横交叉形成密胁梁时， 梁连同上下层楼板共同作用便形成箱形转换层。其优点为, 转换层刚度相对较大, 交叉梁系整体性较好, 上下部传力较为均匀, 中间层可利用。缺点是一般仅用于设备层且梁中开洞较多, 施工复杂程度提高。箱形转换构件设计时要保证其整体受力作用, 规范规定箱形转换结构上、下楼板厚度不宜小于 180mm, 并在配筋时要考虑自身平面内的拉力和压力及局部弯矩的影响。
3 、桁架式
对于下部是商场需要较大净空面积, 上部是客房为小空间布局的建筑, 一般要设管道设备层, 而根据上下柱网的轴线位置设置桁架转换层则可巧妙解决此问题。桁架上部的墙或柱通过桁架传至下部柱或墙上, 管道则可以利用桁架间的空间穿行, 做到各取所需, 两全齐美。但此法桁架节点复杂, 施工难度较高, 且对于纵横轴线错位布置难度较大。根据已有设计经验，空腹桁架做转换层时, 一定要保证其整体作用, 上下弦杆应考虑轴向变形的影响。
4、厚板式
此法对于上下柱轴线错位较多, 梁式转换层难以使用时较为适用。厚板刚度很大, 形成一个承台。下部柱的间距可以更加灵活的布置。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷重综合而定。此法施工十分便捷, 但体系自重大,地震反应大, 抗震性能差, 材料消耗多, 经济性较差。在抗震地区几乎不采用, 在非抗震地区因施工方便偶有采用。
四、建筑转换层结构设计中的注意事项
1、保证转换层的刚度。 转换层的高度是决定转换层乃至建筑物整体质量的重要因素， 特别是在高层建筑的设计与施工过程中， 建筑本身高度与重量上的特点决定了转换层将会承受较大的垂直荷载， 而转换层的结构又很容易令建筑物在转换层部位出现刚度突变， 使转换层成为建筑物的薄弱环节， 降低建筑物的抗震性能。 因此， 在进行建筑结构转换层设计时， 要注意确保转换层的结构刚度不低于其上层结构刚度的70%。为此， 应当合理的调整转换层内部剪力墙的分布状况， 适度的提高落地剪力墙的厚度，并使用强度等级较高的混凝土进行施工， 同时尽可能将纵横墙按照筒体的结构进行排布， 从而在根本上保证转换层的刚度， 确保建筑物的抗震性能不受影响。
2、提高转换层与建筑物的整体性。 通过调整转换层的结构设计内容来提高转换层与建筑物整体性的， 能够提高建筑物的稳定性， 延长建筑物的使用寿命 。为此， 应当尽可能对其上下层之间的轴网， 简化转换层的设计方案， 尽可能令质量中心与刚度中心相对应， 使转换层的受力更加明确，从而避免使用板式转换结构， 以防止建筑物出现刚度突变的现象， 达到提高建筑物整体性的目的。
3、合理安排转换层的位置。 由于建筑物的受力模式较为复杂， 且建筑物内部的所受作用力的种类和分布都会随着建筑高度的增加而发生微妙的变化， 当高度达到一定的范围后， 建筑物所受的各项作用力的效果便会呈明显的上升趋势， 给建筑物的设计带来困难 。如果转换层的位置过高， 不仅会令转换层内部的受力状况发生改变， 还会对上下层面的刚度与受力方式产生影响， 使转换层成为建筑物的薄弱环节， 降低建筑物的抗震能力 。因此， 应当尽量降低转换层所处了位置， 通常情况下， 转换层的位置应以三层以下为宜， 最高不得超过六层。
建筑转换层是建筑结构的关键部位，建筑转换层的设置通常是为了满足建筑的需要，其结构型式的选择必须与建筑方案相互配合。注重转换层结构的概念设计，合理的结构平面和竖向布置可以从整体上形成良好的抗震体系，保证建筑物的安全性和经济性。
参考文献：
[1] 关炜炽. 浅析高层建筑转换层的结构设计[J]. 建材与装饰(下旬刊), 2008,(03) .
[2] 关度豪. 试述如何做好高层建筑转换层的结构设计[J]. 价值工程, 2010,(18) .
[3] 徐志杰. 浅议高层建筑转换层结构的设计[J]. 山西建筑, 2011,(17) .
[4] 张俊东. 高层建筑结构转换层的结构设计[J]. 现代经济信息, 2009,(16) .
[5] 艾克然木·木合塔爾. 高层建筑梁、板式转换层结构设计方法研究[J]. 知识经济, 2011,(10) .
关键词：建筑；转换层；结构设计；特点；原则
Abstract: the construction of the conversion layers is usually set in order to meet the needs of the building, the selection of structure type and construction scheme must cooperate with each other. Pay attention to convert layer structure concept design, reasonable structure plane and vertical layout can from the whole form good aseismic system, ensure the safety of the building and economy. In this paper, the architecture of the conversion layers structure design is discussed.
Keywords: architecture; Conversion layers; Structure design; Characteristics; principle
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
随着城市建设的快速发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化 、综合化和全面化，由于建筑物的各部分使用功能和要求的不同，对建筑物的结构形式、 柱网布置等也就提出了不同的要求 。目前较为常见的形式是上部为小开间的民用住宅，较多的墙体来分隔空间以满足户型的需要；下部为大开间的商场或公共娱乐场所，大柱网 、少墙体，以满足公共使用要求 。为了满足建筑要求，实现这种结构形式的变化过渡，就必须在上下不同的结构体系转换的楼层设置转换层。
一、建筑转换层受力特点
工程中经常遇到的带转换层的结构形式即为底层大空间剪力墙结构，即结构的部分剪力墙落地，部分剪力墙在底部变为框架，这种结构形式的受力特点为：
1、底层大空间剪力墙结构以转换层为界，其上部所有剪力墙变形曲线相似，由水平外力产生的楼层剪力按各片剪力墙的等效刚度比例分配，其下部由于框支剪力墙的侧向刚度急剧变小，使底层框架承担的水平力也迅速减小，而落地剪力墙在底层承担的水平力却迅速增加。
2、水平力在底层分配关系迅速改变，这种改变是通过转换层的刚性楼板对内力的传递作用而实现的。 转换层楼板在完成上下楼层剪力重新分配的同时，自身在平面内受到很大的力，也产生了较明显的平面内变形，从而影响了关于楼板平面刚度无限大的基本假定。
3、当底层框支柱和落地剪力墙按等效刚度分配水平力时，由于框支柱的侧向刚度通常不到剪力墙侧向刚度的1% ，因此在计算中它所承担的水平力是极小的 。但当转换层楼板有变形时，底层在框支柱区域内水平位移达到最大，从而使框支柱实际受到的剪力要比理论分析所得到的剪力大得多。 以上受力特点表明，转换层上下附近的受力状况是比较复杂的，在工程设计时必须对落地剪力墙和框支柱留有安全储备。
二、 建筑转换层结构设计的原则
1、 由于转换层的设置会造成建筑物纵向刚度的突变， 使其成为建筑物的薄弱环节，因此，在进行转换层的结构设计时，应当尽可能减少需要结构转换的纵向构件， 并相应的增加直接落地的纵向构件数量，从而降低建筑刚性突变的程度， 提高结构的抗震能力。
2、 当转换层高度较低时，对建筑物重心与受力状况的影响相对较小，建筑物也因此更加稳固 。所以，在进行转换层结构设计时， 应当尽量降低转换层所处的位置， 保证建筑物结构的稳固。
3、 转换层的结构设计应当采取强化下部结构， 弱化上部结构的设计思路， 并选择具有明确传力路径的设计模式， 在保证工程质量的前提下， 降低转换层的施工难度， 控制转换层的施工成本， 更好的实现建筑物的经济效益社会效益。
三、转换层设计型式
转换层可沿建筑物高度方向任意布置, 一般使用在下部 2层 ~ 3层处位置较多。转换层根据设计型式的不同, 有时可做正常使用楼层, 有时可做为设备层, 有时为非用层。转换层的常用做法为梁式、箱式、厚板式、桁架式、拱型式等。
1、 梁式
此种转换层应用较为广泛, 其设计施工简便, 受力较为明确, 一般运用于上下层轴线布置较为规则的情况。当需要纵横同时转换时, 则采用双向梁布置。对于框筒或筒中筒结构, 由于外框筒一般柱距较密,在底部一、二层入口处, 由于出入口的需要, 有时需要把外筒的柱减少。对此情况则可在上下层交接处做一转换大梁, 把上部结构的荷载通过梁转至下部大柱上。但梁式转换的不确定处在于, 当上下轴线错位, 转换次梁较多时,空间受力较为复杂, 经过试验及文献记载, 在转换梁端易出现裂缝, 且转换主梁在水平荷载作用下会形成较大扭距。
2、 箱形
当转换梁纵横交叉形成密胁梁时， 梁连同上下层楼板共同作用便形成箱形转换层。其优点为, 转换层刚度相对较大, 交叉梁系整体性较好, 上下部传力较为均匀, 中间层可利用。缺点是一般仅用于设备层且梁中开洞较多, 施工复杂程度提高。箱形转换构件设计时要保证其整体受力作用, 规范规定箱形转换结构上、下楼板厚度不宜小于 180mm, 并在配筋时要考虑自身平面内的拉力和压力及局部弯矩的影响。
3 、桁架式
对于下部是商场需要较大净空面积, 上部是客房为小空间布局的建筑, 一般要设管道设备层, 而根据上下柱网的轴线位置设置桁架转换层则可巧妙解决此问题。桁架上部的墙或柱通过桁架传至下部柱或墙上, 管道则可以利用桁架间的空间穿行, 做到各取所需, 两全齐美。但此法桁架节点复杂, 施工难度较高, 且对于纵横轴线错位布置难度较大。根据已有设计经验，空腹桁架做转换层时, 一定要保证其整体作用, 上下弦杆应考虑轴向变形的影响。
4、厚板式
此法对于上下柱轴线错位较多, 梁式转换层难以使用时较为适用。厚板刚度很大, 形成一个承台。下部柱的间距可以更加灵活的布置。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷重综合而定。此法施工十分便捷, 但体系自重大,地震反应大, 抗震性能差, 材料消耗多, 经济性较差。在抗震地区几乎不采用, 在非抗震地区因施工方便偶有采用。
四、建筑转换层结构设计中的注意事项
1、保证转换层的刚度。 转换层的高度是决定转换层乃至建筑物整体质量的重要因素， 特别是在高层建筑的设计与施工过程中， 建筑本身高度与重量上的特点决定了转换层将会承受较大的垂直荷载， 而转换层的结构又很容易令建筑物在转换层部位出现刚度突变， 使转换层成为建筑物的薄弱环节， 降低建筑物的抗震性能。 因此， 在进行建筑结构转换层设计时， 要注意确保转换层的结构刚度不低于其上层结构刚度的70%。为此， 应当合理的调整转换层内部剪力墙的分布状况， 适度的提高落地剪力墙的厚度，并使用强度等级较高的混凝土进行施工， 同时尽可能将纵横墙按照筒体的结构进行排布， 从而在根本上保证转换层的刚度， 确保建筑物的抗震性能不受影响。
2、提高转换层与建筑物的整体性。 通过调整转换层的结构设计内容来提高转换层与建筑物整体性的， 能够提高建筑物的稳定性， 延长建筑物的使用寿命 。为此， 应当尽可能对其上下层之间的轴网， 简化转换层的设计方案， 尽可能令质量中心与刚度中心相对应， 使转换层的受力更加明确，从而避免使用板式转换结构， 以防止建筑物出现刚度突变的现象， 达到提高建筑物整体性的目的。
3、合理安排转换层的位置。 由于建筑物的受力模式较为复杂， 且建筑物内部的所受作用力的种类和分布都会随着建筑高度的增加而发生微妙的变化， 当高度达到一定的范围后， 建筑物所受的各项作用力的效果便会呈明显的上升趋势， 给建筑物的设计带来困难 。如果转换层的位置过高， 不仅会令转换层内部的受力状况发生改变， 还会对上下层面的刚度与受力方式产生影响， 使转换层成为建筑物的薄弱环节， 降低建筑物的抗震能力 。因此， 应当尽量降低转换层所处了位置， 通常情况下， 转换层的位置应以三层以下为宜， 最高不得超过六层。
建筑转换层是建筑结构的关键部位，建筑转换层的设置通常是为了满足建筑的需要，其结构型式的选择必须与建筑方案相互配合。注重转换层结构的概念设计，合理的结构平面和竖向布置可以从整体上形成良好的抗震体系，保证建筑物的安全性和经济性。
参考文献：
[1] 关炜炽. 浅析高层建筑转换层的结构设计[J]. 建材与装饰(下旬刊), 2008,(03) .
[2] 关度豪. 试述如何做好高层建筑转换层的结构设计[J]. 价值工程, 2010,(18) .
[3] 徐志杰. 浅议高层建筑转换层结构的设计[J]. 山西建筑, 2011,(17) .
[4] 张俊东. 高层建筑结构转换层的结构设计[J]. 现代经济信息, 2009,(16) .
[5] 艾克然木·木合塔爾. 高层建筑梁、板式转换层结构设计方法研究[J]. 知识经济, 2011,(10) .