摘要：本文分析了高層建筑中轉換層的定義和功能，介紹了不同類型轉換層的結構設計方法。探討了高層建筑轉換層結構中應注意的幾個問題。
　　關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構設計
　　一、轉換層的定義和功能
　　因建筑物功能的需要，上部需要小開間的軸線布置，需要較多的墻體；下部則希望有盡可能大的空間，柱網要大，墻體要盡量少。因而，上部部分豎向桿件不能直接連續貫通落地。而通過水平轉換結構與下部豎向桿件連接，這樣構成的高層建筑稱為帶轉換層的高層建筑結構。
　　
　　(一)上、下層結構類型轉換
　　轉換層將上部剪力墻轉換為下部的框架。這種轉換層多用于剪力墻和框架一剪力墻結構中，以獲得較大的內部自由空間。
　　(二)上、下層結構柱網和軸線的改變
　　轉換層上、下的結構形式未改變，通過轉換層能使下部結構的柱距擴大，形成大柱網。這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的出人口。
　�。ㄈ�)同時轉換上、下層結構類型和柱網
　　上部剪力墻結構通過轉換層改變為框支剪力墻結構的同時，下部柱網與上部剪力墻的軸線錯開，形成上、下柱網不對齊的布置。
　　二、不同類型轉換層的結構介紹與設計方法
　　高層建筑轉換結構一般可分為4種基本結構形式，即：桁架(包括空腹桁架)、箱型結構、梁式(包括托梁和雙向梁格)、厚梁厚板(見圖1)。
　　對以上4種基本結構形式設計應注意的問題簡要介紹如下。
　　(一)梁式轉換層結構
　　該結構形式是目前高層建筑中實現垂直轉換最常用的結構形式，由于其傳力途徑采用墻(柱)→轉換梁→柱(墻)的形式，具有傳力直接、明確和清桁架轉換層箱型結構轉換層空腹桁架轉換層。
　　
　　圖1帶轉換層高層建筑結構體系
　　優點:便于工程計算、分析和設計，且造價較節省。所以梁式轉換層結構在實際工程中應用較廣。實際工程中轉換梁的結構形式有多種多樣，從轉換梁功能上，可分為托墻和托柱；從轉換梁形式上，可分為加腋和不加腋；從轉換梁結構采用材料上，又可分為鋼筋混凝土、預應力混凝土、鋼骨混凝土和鋼結構等。轉換梁主要承受豎向荷載，受力特征主要表現為在豎向荷載作用下的受力規律。
　　轉換梁設計方法的選擇與其受力性能和轉換層的形式有關，現簡述如下：
　　1．托柱形式轉換梁截面設計
　　當轉換梁承托上部普通框架時，在轉換梁常用截面尺寸范圍內，轉換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算；當轉換梁承托上部斜桿框架時，轉換梁將承受軸向拉力，此時應按偏心受拉構件進行截面設計。
　　2．托墻形式轉換梁截面設計
　　當轉換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態表現為深梁，此時轉換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。由于此時轉換梁跨中較大范圍內的內力比較大，故底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應全部伸人支座。當轉換梁承托上部墻體滿跨且開較多門窗洞或不滿跨但剪力墻的長度較大時，轉換梁截面設計方法也宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，縱向鋼筋的布置則沿梁下部適當分布配置，且底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應全部伸入支座。當轉換梁承托上部墻體為小墻肢時，轉換梁基本上可按普通梁的截面設計方法進行配筋計算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉換梁的底部。
　　(二)桁架式轉換結構
　　該結構形式是由梁式結構轉換層變化而來的，整個轉換層由多榀鋼筋混凝土桁架組成承重結構，桁架的上下弦桿分別設在轉換層的上下樓面的結構層內，層間設有腹桿。由于桁架高度較高，所以下弦桿的截面尺寸相對較小。桁架分為空腹桁架和實腹桁架2種，它可以是鋼桁架，也可以是鋼筋混凝土桁架，在鋼筋混凝土高層結構中常用鋼筋混凝土桁架。與梁式轉換層相比，它的整體性好，受力性更加明確，自重較小而抗震性能好，而且便于管道的安裝與維護等，但在施工上比較復雜，在設計上表現為節點的設計難度較大。
　　桁架式轉換結構設計方法簡述如下：
　　桁架式轉換結構可以采用ANSYS和TAT來進行整體結構的內力分析，除應滿足結構整體的位移、變形、抗傾覆、周期等要求外，還應滿足(JGJ3—2002)《高層建筑混凝土結構技術規程》中附錄E中規定的轉換層上下結構側向剛度比的要求。
　　相對其他結構形式轉換層而言，桁架轉換層比梁式轉換層和厚轉換層在受力上更加合理，在轉換層位置受到的剪力和彎矩就比較小，有利于構件截面尺寸的控制，不會造成很大的剛度集中。在地震作用下，不會造成應力的集中，有利于結構抗震。其次在桁架轉換層上部的結構所受到的剪力和彎矩相對其他的轉換層結構來說也較小，其受力受下部轉換層的影響較小，比較合理。由于桁架轉換層的重量相對其他轉換層的重量要小，從而減小了下部框架柱的抗壓負荷。
　　三、結語
　　由于帶轉換層高層建筑結構設計理論方法還不完善，因此在進行帶轉換層高層建筑結構的設計時應該注意以下幾個問題：
　　第一，轉換層下部結構不應成為柔軟層，否則房屋在大地震中會倒塌。
　　第二，應使轉換層上部結構抗側剛度接近下部結構抗側剛度，不發生轉換層上、下剛度突變。
　　第三，若底部轉換層位置越高，則轉換層上、下剛度突變越大，轉換層上、下內力傳遞途徑的突變加�。蝗艮D換層位置越高，則落地剪力墻或簡體容易出現受彎裂縫，從而使框支柱的內力增大，轉換層上部附近的墻體易破壞；若轉換層位置越高，則對結構抗震不利。因此，設計轉換層位置時應符合規程JGJ3—2002附錄E的規定。
　　第四，設計帶轉換層高層建筑結構體系應符合規程JGJ3—2002的規定。