摘要：为了满足建筑要求，在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，转换层的建筑结构应运而生。转换层的结构设计不能单纯遵循传统的建筑设计原则，而是要根据建筑物自身的特点进行灵活的设计。本文介绍了建筑转换层的特点和结构转换层常见类型及受力机理，分析了建筑转换层结构设计要点。
关键词：建筑转换层结构设计
Abstract: in order to meet the architectural requirements, and in different structure system of conversion of floor set convert layer, conversion of structure layer arises at the historic moment. The structure design of the conversion layers couldn"t only follow a traditional architectural design principles, but according to the characteristics of buildings for flexible design. This paper introduces the characteristics of the building conversion layers and structural layer common type and stress mechanism, analyzes the key points of the design structure building conversion layers.
Keywords: building conversion layers structure design
中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
当前，随着我国经济的持续快速发展，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，较为常见的形式是以上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。为了满足建筑要求，在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，转换层的建筑结构应运而生，并在近年来得到较为广泛的应用。
一、建筑转换层的特点
转换层是建筑施工领域常见的一种建筑结构，由于建筑物不同层面之间的使用功能和结构存在差异，因此需要通过设置转换层的方式作为过渡， 对楼层的上下部的结构与设施进行转换。当前，我国的建筑设计，特别是高层建筑的设计，常常会采用商业功能与住宅功能结合的设计模式，在建筑物下部构建举架较高的大跨度商用建筑空间，而上层则采用更加紧密的设计，体现建筑的居住功能。为了对不同的实用功能和建筑结构进行划分， 便需要在建筑内部设置转换层，以调整不同结构之间的受力情况，确保建筑物的使用安全。
转换层主要功能包括: 对建筑物内部的剪力墙结构或框架――剪力墙体系进行转换，实现剪力墙与框架之间的变换;改变建筑物上下受力柱的分布情况和分布密度; 同时转变建筑层的结构形式和结构轴网， 形成上下结构的不对齐布置三种。根据建筑物自身的特点和使用功能的需要，合理的选择转换层的设计模式，充分发挥出转换层在建筑领域所发挥的作用，能够进一步提高建筑物的稳定性，延长建筑物的使用寿命，对我国建筑行业的发展有着积极的促进作用。
由于转换层的结构需要同时承受上部构造在重力的作用下产生的垂直荷载，以及悬挂下部结构产生的多层荷载，导致转换层结构内部长期存在有较大的内应力。此外，转换层的存在会对建筑物整体的受力状况造成较大的影响，在一程度上降低了建筑物的整体性，这就要求转换层的结构设计不能单纯遵循传统的建筑设计原则，而是要根据建筑物自身的特点进行灵活的设计，以满足转换层对刚度和强度的需求，确保建筑物的使用安全。
二、结构转换层常见类型及受力机理分析
1、转换层的常见类型
转换层根据建筑功能的需要，可作为正常使用的楼层，但应有较大的层高作为保证；在层高受限制或设备专业需要时，也可以作为设备层。在结构型式上，转换层在设计中常分为以下几种类型：
（1）梁式转换层，即将上部剪力墙在框支梁上，再由框支柱来支撑框支梁的结构受力体系。当需要纵横向同时转换时，则采用双向梁布置。其优点为设计和施工均相对简单快捷、传力方向较为明确，是目前应用最广的转换层结构型式。一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。
（2）箱式转换层。当转换梁截面过大时，设置一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定，为了使理论假定与实际相符，可在转换梁梁顶和梁底同时设一层楼板，形成一个箱形梁。箱形梁这种转换结构，一般宜遍布全层设置，且沿建筑周边环通构成“箱子”，即称箱式转换层。箱式转换层的主要优点在于，转换梁的约束强、刚度大、整体受力效果好、上下部传力较为均匀，还可将其利用作为设备层；其缺点是施工复杂，造价较高。此外，转换层还有厚板式转换层、桁架式转换层等。但大都因受力复杂且施工难度大、经济效益不高而实际应用相对较少。
2、梁式转换层的受力机理分析
梁式转换层结构的传力途径为墙――梁――柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。为了弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，文献中已对转换梁承托层数对其内力的影响用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁（跨度小于12m ），上部墙体考虑 3层与考虑 4层、5 层内力的设计控制内力差异不大于 5%，故在分析计算时可只考虑计算 3 层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。主要原因：一是由于转换大梁处于结构整体弯曲的受拉区，应力积分后在转换大梁中就会出现轴向拉力；二是由于上部墙体竖向力作用于转换大梁时形成了拱的传力方式，这样竖向力转变成斜向力作用于转换大梁，从而在转换大梁跨中出现拉力，支座出现轴向压力的情况。
三、建筑转换层结构设计要点
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。
总之，建筑转换层的结构布置复杂, 在平面布置上应尽可能规则、简单、对称, 在立面、平面上应尽量保证上下刚度接近; 还要注意框支柱、框支梁构件设计的特殊性。另外, 由于转换层结构的复杂性以及工程量的巨大, 设计人员首先应该注重概念设计, 这样可以少走弯路; 其次还要在设计过程中通过查阅数据, 反复比较调整, 以得到最为合理的设计。
参考文献：
[1] 唐少波. 混凝土梁式转换层结构施工技术探讨[J]. 建筑机械化, 2009,(08) [2] 唐舟, 邓祥飞, 夏宁. 浅析转换层结构形式与梁式转换层的设计[J]. 黑龙江科技信息, 2009,(29) [3] 凌伟华. 转换层混凝土施工技术的探讨[J]. 科技创新导报, 2010,(23) [4] 汤美清. 高层建筑转换层结构施工技术分析[J]. 甘肃联合大学学报(自然科学版), 2011,(01) [5] 张秀华. 转换层结构设计、施工中若干问题的研究[J]. 深圳土木与建筑, 2007, (01)
[6] 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) .
[7] 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) .
[8] 徐志杰. 浅议高层建筑转换层结构的设计[J]. 山西建筑, 2011,(17) .