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摘要：近年来，随着高层建筑高速发展，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。本文针对高层住宅转换层结构设计进行探讨。
关键词：高层住宅；转换层；结构设计
引言：高层建筑转换层结构设计作为当代建筑设计的重要内容，必须根据高层建筑转换层结构布置、要求，再结合抗震设计以及配合比原则，从根本上保障转换层结构设计的合理性、科学性。
1、高层住宅转换层在高层建筑中的功能
高层建筑设计中采用转换层结构，能够实现以下功能。首先，建筑功能，提供较大的室内空间和出入口。其次，结构功能，转换层能够实现上下结构类型的转换，使得上部剪力墙结构和下部框架结构能够有机融合，使建筑拥有更大的内部空间。转换层能够改变轴线、上下层柱网，却不改变上下层结构形式，从而扩大下部柱距，形成大柱网。
2、高层住宅转换层结构布置以及设计要求
2.1转换层结构布置
在转换层结构布置中，由于底部转换层结构、上部竖向构件不能直接连通落地，从而就需要可靠安全的转换层构件。根据目前的研究结果以及工程经验，在高层建筑转换层设计中，可以使用的转换构件有：析架、斜撑、空腹性析架、转换式大梁、厚板以及箱形结构等形式。由于地震区转换厚板使用检验不足，经常被6度以及非地震区使用；对于空间较大的范围或者地下室，受约束作用影响，地面上部的框支结构大于地震反应，所以7度或者8度的地震设计时也可以采用厚板进行转换层设计。
由于框支柱和落地式剪力墙对防止转换层下部结构在地震中倒塌具有重要作用，故在筒体结构设计中，筒体上下必须根据刚度要求适当增加墙厚。同时，框支剪力墙必须拥有足够的剪力墙，进行上下贯通，在长矩形框支剪力墙非结构中，落地剪力墙必须根据施工要求，按照原有规程进行设计，或者采用落地柱周边不能有错层的规定。这不仅是对转换层下部结构的保障，也是对抗震结构的严格要求，在尽量减小内力突变的同时，控制好刚度突变，缩短转换层架构传递。
2.2高层建筑转换层构件设计要求
2.2.1框支柱
为了保障高层建筑转换层框支柱拥有良好的延性，必须对轴压进行严格的控制。当框支柱抗震级别为特一级时，轴压比必须小于0.6；对于截面尺寸较大形成的短柱，必须低于0.55。由于配箍率和截面尺寸具有紧密的联系，从而导致框支柱配箍率比普通框架柱大很多。在工程建设中，由于个别框支柱必须作为剪力墙进行使用，所以约束性边缘构件特征值必须在0.2以上，也就是2.64%的配箍率。在整个工程建设中，框支柱作为重要的构件，为了保障安全系数，柱端弯矩和剪力必须乘以对应的增大系数，让每层框支柱剪力之和始终为基底的30%。在程序计算中，由于楼板假定刚度较大，所以水平剪力一般根据构件刚度进行分配。
2.2.2框支梁
在高层建筑转换层结构设计中，框支梁尺寸只受剪压比控制，宽度通常在400毫米之上，高度大于跨度计算的1/6。由于框支梁受力情况复杂，不仅是保障抗震系数的关键因素，同时也是上下层荷载重要的传输通道，它是整个高层建筑工程复杂重要的受力结构；所以在设计中必须预留充足的安全储备，对于抗震等级为特一级的框支梁，配筋率必须在0.6以上。在满足计算要求的前提下，一般用偏心受拉的方式，配置足够的腰筋，并且配筋率始终在0.8%以上。
3、高层住宅转换层结构设计
3.1确定抗震等级
在工程转换层以下为框架―剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构时，是多层结构高层建筑，从而不能以单纯的框架结构或者剪力墙结构形式来确定抗震等级，而应该严格按照现行规范的不同章节，分别针对性地确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。该工程属“框支剪力墙”结构，地上高度79.8m，转换层设在三层楼面，其框支框架抗震等级为一级，加强部位剪力墙抗震等级为一级，非底部加强部位剪力墙抗震等级为二级。
3.2调整上部与下部结构
建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变，然而带转换层的结构显然有悖于此，因此国家相关文献对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言，属于高位转换，转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来就是要强化下部，弱化上部，尽量避免出现薄弱层。可采用以下几点方法进行调整：应与建筑工程师协商，使尽可能多的剪力墙落地，必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外，还通过与建筑专业协商，让两侧各有一片剪力墙落地，并且北部还有一大片L型剪力墙也落地。这些措施大大增强了底部刚度；底部剪力墙厚度应加大，而减小上部剪力墙厚度，转换层以下剪力墙厚度取为300~500mm，上部厚度取为200mm；底部剪力墙应不开洞，以造成刚度削弱太多；采用C55混凝土，以提高墙混凝土强度等级。
3.3合理布置平面结构
在转换层下部为框架-剪力墙结构是，该体形复杂，不规则；转换层上部为纯剪力墙结构，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置经过多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余部位剪力墙布置分散、均匀，且尽量沿周边布置，以增强整体抗扭效果。通过有关的计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.81，各楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值的比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。
3.4正确计算转换结构的上下层刚度比
高层建筑结构的转换层的上下楼层的刚度比是结构设计中的一个重要问题，设置不好易造成安全隐患。转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比计算时宜综合考虑各构件的剪切、弯曲和轴向变形对结构侧移的影响。当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%[3]。这一规定是为了防止出现转换层的下部楼层刚度较大，而转换层本层的侧向刚度较小，此时等效侧向刚度比虽能满足限值要求，但转换层本层的侧向刚度过于柔软。对于位于3层及3层以上的带转换层的高层建筑结构，规定60%作为下限值是十分必要的。当转换层设置在3层及3层以上时，应按高规规定分别计算等效侧向刚度比和转换层本层与转换层相邻上部楼层侧向刚度比，设计中应同时满足这两种刚度比的限制条件。
结束语
综上所述，在高层建筑转换层的结构设计时，不仅要尽可能地满足建筑的使用功能的要求，而且要使结构体系更加合理，应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置，不断地提升住宅建筑结构的设计水平，从而满足建筑结构合理的使用要求。
参考文献
[1]叶树杰.高层住宅转换层结构设计探讨[J].城市建设研究，2012
[2]叶亦辉.关于高层住宅转换层结构设计研究[J].城乡建设，2013
[3]陈威.转换层在高层建筑结构设计中应注意的问题[J].建筑工程技术与设计，2017