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摘 要：随着我国建筑行业的迅速发展，高层建筑开始逐渐向体型复杂、功能多样的综合性方向发展，尤其以带有转换层的复杂小高层为典型代表。作者结合工作经验探讨了转换层类型以及结构形式，并重点分析结构构件布置及其配筋设计。以期交流探讨。
关键词：转换层；复杂小高层；结构配筋设计与构件布置；
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
引言
转换层是指在整个建筑结构体系当中，合理解决平面的连续性变化以及竖向结构的突变性转化的结构单元体系。它主要满足结构的安全功能要求，也多用来解决特殊的技术性建筑功能的问题。转换层究竟有哪几种类别，又包括哪些结构形式；应用转换层结构的复杂小高层在结构配筋设计和配置上该如何处理。以下就针对这几个问题进行详细的分析论述。
一、转换层的类型及结构形式
1、转换层的类型
不同的小高层建筑对于转换层的要求也各有差异，按照其转换功能的不同，可以将转换层大致分成三类：
第一，高层建筑上下层的结构形式不同，被用来完成建筑自上而下的不同结构形式变化的转换层，北京的南洋饭店以及广东肇庆星湖大酒店运用的就是这种转换层。
第二，高层建筑上下层的结构形式一致，不发生任何变化，通过转换层来完成建筑自上层到下层不同柱网轴线布置的变化。像香港的新鸿基中心和康乐中心就是采用的这种方式。
第三，转换层主要完成复杂小高层上层与下层结构形式、柱网轴线不知的变化。2、转换层的结构形式
根据复杂的高层建筑功能的需要，选择恰当的结构转换层，不但可以节省材料的用量，而且也可以减少建造费用。同时还能够将建筑与结构灵活的统一起来，实现建筑之美。那么，转换层的结构有哪些形式呢？
内部结构方面。从建筑内部结构方面来讲，为实现复杂小高层建筑内部上层和下层结构形式以及柱网的变化，梁式转换层、板式转换层、箱式转换层、桁架式转换层和空腹桁架式转换层都是我们可以采用的转换形式。
外围结构方面。对于外围结构来讲，由于建筑功能的需要，通常会在建筑的底部扩大柱距，而一般采用的方式也包括梁式转换、桁架式转换，但同时还有墙式转换、间接式转换、合柱式转换以及拱式转换等方式。
另外，还有V形柱式结构转换和斜柱式结构转换，这两种转换方式应用的随机性和灵活性更强，但同时对于技术水平的要求也更高，所以并没有得到普遍应用。
二、转换层复杂小高层结构设计及抗震措施
多功能的高层建筑，往往需要沿建筑物的竖向划分为不同用途的区段，如底部商业上部住宅。因建筑功能需要，下部为大空间，上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地而通过水平转换结构与下部部分竖向构件连接构成的高层建筑结构为带转换层的高层建筑结构。
带转换层小高层建筑结构由于上下层竖向构件不连续，结构竖向刚度发生变化，转换层上下楼层构件内力、位移容易发生突变，对抗震不利。由于底部刚度减小，因此震害下部较严重，同时由于竖向刚度的差异也会使上部楼层的震害加重，特别是与转换层相邻的楼层震害也较为严重。本该由上面各层吸收的地震能量, 很大一部分转移到底层，以致底层需要吸收的能量超过其最大允许变形所能吸收的能量，其结果是底层严重破坏甚至倒塌。
因此设计时应从结构体系方面、构件布置方面、结构计算方面及配筋构造方面采取一定的抗震措施才能保证这种结构形式的抗震性能。
1、结构体系方面
由于该种型式的建筑物属于竖向不规则体系，因此应尽量使建筑物平面形状，刚度对称，均匀。 在转换部位设计上，应考虑高位转换对建筑物的不利影响,转换层位于地面以上的层数，8 度时不宜超过3 层，7 度时不宜超过 5 层，北京、上海、深圳等地比较早积累了高位转换的设计经验,不同的转换部位，采取不同的技术措施，设计时可以参考借鉴。
2、构件布置方面
需注意各构件的抗震布置要求，并应减少扭转的影响。首先，落地剪力墙的布置十分重要，落地剪力墙应加厚，并减少开洞，洞口应布置在墙体中部，同时墙体布置应均匀对称，以减少扭转影响。框支柱的布置应满足一定的要求，以保证地震力可靠地重新分配。抗震设计时其截面尺寸应大于框支梁跨度的 1/12，对于异形框支柱设计时应注意采取一定的抗震措施。框支层楼板的布置中应加强楼板的整体性，最小板厚为 180 mm，楼板开洞要局部补强，同时加强配筋，楼板不能采用错层布置，楼板边梁的构造措施应加强，边梁的梁宽不小于板厚的 2倍，纵向钢筋的配筋率不小于 1%，钢筋接头宜采用机械连接或焊接。相临楼层的楼板应加厚。框支梁的梁高抗震设计时，不小于计算跨度的 1/6，梁宽不小于上部墙体厚度的 2 倍及 400 mm,转换梁布置复杂时应进行局部应力分析以校核配筋结果。B 级高度高层建筑不宜采用框支主次梁布置方案。转换梁不宜开洞，转换层上部墙体的布置应尽量规则、对称，墙体分布均匀，转换层上部结构与下部结构的抗侧力结构刚心易接近。
在大截面框支柱抗震性能优化设计时，转换层结构大部分剪力墙不落地，转为由若干柱承受上部结构荷重。柱距受建筑功能制约，柱截面又要满足轴压比及上下层剪切刚度比的要求，一般常为大截面柱。某工程大圆柱直径为 1.8 m 而层高僅 4.0 m。转换层柱下净高只有 2.7 m，“短柱”不可避免。此工程柱净高与直径之比还不到 2.0， 所以必须作深入分析。与大圆柱相比，楼层梁刚度很小，设计时应尽量降低楼层梁的支座配筋量，增大跨中底部配筋，确保梁本身的强剪弱弯和转换层以下结构的强柱弱梁。同时，大截面混凝土柱宜改为钢管混凝土柱。设想，在罕遇地震时，梁端提早出现塑性铰，降低了对柱的约束作用，大圆柱并非在“短柱”状态下工作，又加上钢管作用，提高了抗剪承载力和有较长的屈服阶段，钢管混凝土大大提高了柱的延性，提高了防倒塌能力，能确保“大震不倒”。
3、结构计算方面
由于带转换层的高层建筑属于竖向不规则的复杂高层建筑，因此需采用两种不同计算模型的计算软件进行整体计算分析，同时应采用弹性时程分析的方法进行多遇地震作用下的结构计算。 当高度较高时应进行罕遇地震下，结构薄弱层弹塑性位移验算,以防止结构在预估的罕遇地震作用下倒塌。除了整体计算外，对受力复杂的构件还应补充局部应力分析验算，例如转换梁传力途径复杂时，墙体开洞复杂时等等。 另外框支梁上部墙体应按混凝土高规给出的公式进行校核。 地基基础的计算，由于带转换层的建筑往往有一定数量的裙房，因此宜采用地基、基础与上部结构共同作用进行计算分析,裙房与主体结构的沉降差应计算清楚并采取一定的设计施工措施，减少沉降差带来的危害。
4、构件配筋设计方面
首先，落地剪力墙是主要抗侧力构件，应加强配筋构造措施，抗震设计时水平及竖向分布钢筋配筋率不小于 0.3%。 框支柱是重要的竖向受荷构件，抗震设计时，为提高其延性，规范规定了严格的轴压比限值，同时应加强箍筋的配箍率，为加强对混凝土的约束作用，箍筋的型式应采用约束效果好同时利于施工的型式,框支层楼板是重要的受力构件，配筋需要特别加强，应采用双层双向配筋，每层每向配筋率大于 0.25%。框支梁的配筋规范提出了较多的要求，这里需注意的是，仅了解规范的要求是远远不够的，还应有扎实的力学知识，因为现有的计算软件的计算结果，还有值得探讨的地方，现有规范也不可能纳入所有的设计经验，应当注意积累地方经验及发达地区经验，不断完善设计理论。
三、结语
通过设计实践,我们总结出的体会是建筑布置、功能的限制并不意味着结构设计只能被动、牵强地完成,相反的,通过分析具体工程实际情况,以现行规范规程为指导，概念设计为原则,通过与各设计工种尤其建筑工种的相互间密切配合,找出结构不利因素,有针对性地进行调整和采取构造措施,最大限度地减少客观不利条件的影响,使结构布置趋于简洁、合理,刚度分布较均匀,避免或减少可能出现的薄弱部位,当不能完全避免时,予以有效的加强，可使建筑的功能、美观要求得以实现；若完全以结构设计牵制建筑专业的发挥，则难以取得满意的建筑功能等各方面的效果。
关键词：转换层；复杂小高层；结构配筋设计与构件布置；
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
引言
转换层是指在整个建筑结构体系当中，合理解决平面的连续性变化以及竖向结构的突变性转化的结构单元体系。它主要满足结构的安全功能要求，也多用来解决特殊的技术性建筑功能的问题。转换层究竟有哪几种类别，又包括哪些结构形式；应用转换层结构的复杂小高层在结构配筋设计和配置上该如何处理。以下就针对这几个问题进行详细的分析论述。
一、转换层的类型及结构形式
1、转换层的类型
不同的小高层建筑对于转换层的要求也各有差异，按照其转换功能的不同，可以将转换层大致分成三类：
第一，高层建筑上下层的结构形式不同，被用来完成建筑自上而下的不同结构形式变化的转换层，北京的南洋饭店以及广东肇庆星湖大酒店运用的就是这种转换层。
第二，高层建筑上下层的结构形式一致，不发生任何变化，通过转换层来完成建筑自上层到下层不同柱网轴线布置的变化。像香港的新鸿基中心和康乐中心就是采用的这种方式。
第三，转换层主要完成复杂小高层上层与下层结构形式、柱网轴线不知的变化。2、转换层的结构形式
根据复杂的高层建筑功能的需要，选择恰当的结构转换层，不但可以节省材料的用量，而且也可以减少建造费用。同时还能够将建筑与结构灵活的统一起来，实现建筑之美。那么，转换层的结构有哪些形式呢？
内部结构方面。从建筑内部结构方面来讲，为实现复杂小高层建筑内部上层和下层结构形式以及柱网的变化，梁式转换层、板式转换层、箱式转换层、桁架式转换层和空腹桁架式转换层都是我们可以采用的转换形式。
外围结构方面。对于外围结构来讲，由于建筑功能的需要，通常会在建筑的底部扩大柱距，而一般采用的方式也包括梁式转换、桁架式转换，但同时还有墙式转换、间接式转换、合柱式转换以及拱式转换等方式。
另外，还有V形柱式结构转换和斜柱式结构转换，这两种转换方式应用的随机性和灵活性更强，但同时对于技术水平的要求也更高，所以并没有得到普遍应用。
二、转换层复杂小高层结构设计及抗震措施
多功能的高层建筑，往往需要沿建筑物的竖向划分为不同用途的区段，如底部商业上部住宅。因建筑功能需要，下部为大空间，上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地而通过水平转换结构与下部部分竖向构件连接构成的高层建筑结构为带转换层的高层建筑结构。
带转换层小高层建筑结构由于上下层竖向构件不连续，结构竖向刚度发生变化，转换层上下楼层构件内力、位移容易发生突变，对抗震不利。由于底部刚度减小，因此震害下部较严重，同时由于竖向刚度的差异也会使上部楼层的震害加重，特别是与转换层相邻的楼层震害也较为严重。本该由上面各层吸收的地震能量, 很大一部分转移到底层，以致底层需要吸收的能量超过其最大允许变形所能吸收的能量，其结果是底层严重破坏甚至倒塌。
因此设计时应从结构体系方面、构件布置方面、结构计算方面及配筋构造方面采取一定的抗震措施才能保证这种结构形式的抗震性能。
1、结构体系方面
由于该种型式的建筑物属于竖向不规则体系，因此应尽量使建筑物平面形状，刚度对称，均匀。 在转换部位设计上，应考虑高位转换对建筑物的不利影响,转换层位于地面以上的层数，8 度时不宜超过3 层，7 度时不宜超过 5 层，北京、上海、深圳等地比较早积累了高位转换的设计经验,不同的转换部位，采取不同的技术措施，设计时可以参考借鉴。
2、构件布置方面
需注意各构件的抗震布置要求，并应减少扭转的影响。首先，落地剪力墙的布置十分重要，落地剪力墙应加厚，并减少开洞，洞口应布置在墙体中部，同时墙体布置应均匀对称，以减少扭转影响。框支柱的布置应满足一定的要求，以保证地震力可靠地重新分配。抗震设计时其截面尺寸应大于框支梁跨度的 1/12，对于异形框支柱设计时应注意采取一定的抗震措施。框支层楼板的布置中应加强楼板的整体性，最小板厚为 180 mm，楼板开洞要局部补强，同时加强配筋，楼板不能采用错层布置，楼板边梁的构造措施应加强，边梁的梁宽不小于板厚的 2倍，纵向钢筋的配筋率不小于 1%，钢筋接头宜采用机械连接或焊接。相临楼层的楼板应加厚。框支梁的梁高抗震设计时，不小于计算跨度的 1/6，梁宽不小于上部墙体厚度的 2 倍及 400 mm,转换梁布置复杂时应进行局部应力分析以校核配筋结果。B 级高度高层建筑不宜采用框支主次梁布置方案。转换梁不宜开洞，转换层上部墙体的布置应尽量规则、对称，墙体分布均匀，转换层上部结构与下部结构的抗侧力结构刚心易接近。
在大截面框支柱抗震性能优化设计时，转换层结构大部分剪力墙不落地，转为由若干柱承受上部结构荷重。柱距受建筑功能制约，柱截面又要满足轴压比及上下层剪切刚度比的要求，一般常为大截面柱。某工程大圆柱直径为 1.8 m 而层高僅 4.0 m。转换层柱下净高只有 2.7 m，“短柱”不可避免。此工程柱净高与直径之比还不到 2.0， 所以必须作深入分析。与大圆柱相比，楼层梁刚度很小，设计时应尽量降低楼层梁的支座配筋量，增大跨中底部配筋，确保梁本身的强剪弱弯和转换层以下结构的强柱弱梁。同时，大截面混凝土柱宜改为钢管混凝土柱。设想，在罕遇地震时，梁端提早出现塑性铰，降低了对柱的约束作用，大圆柱并非在“短柱”状态下工作，又加上钢管作用，提高了抗剪承载力和有较长的屈服阶段，钢管混凝土大大提高了柱的延性，提高了防倒塌能力，能确保“大震不倒”。
3、结构计算方面
由于带转换层的高层建筑属于竖向不规则的复杂高层建筑，因此需采用两种不同计算模型的计算软件进行整体计算分析，同时应采用弹性时程分析的方法进行多遇地震作用下的结构计算。 当高度较高时应进行罕遇地震下，结构薄弱层弹塑性位移验算,以防止结构在预估的罕遇地震作用下倒塌。除了整体计算外，对受力复杂的构件还应补充局部应力分析验算，例如转换梁传力途径复杂时，墙体开洞复杂时等等。 另外框支梁上部墙体应按混凝土高规给出的公式进行校核。 地基基础的计算，由于带转换层的建筑往往有一定数量的裙房，因此宜采用地基、基础与上部结构共同作用进行计算分析,裙房与主体结构的沉降差应计算清楚并采取一定的设计施工措施，减少沉降差带来的危害。
4、构件配筋设计方面
首先，落地剪力墙是主要抗侧力构件，应加强配筋构造措施，抗震设计时水平及竖向分布钢筋配筋率不小于 0.3%。 框支柱是重要的竖向受荷构件，抗震设计时，为提高其延性，规范规定了严格的轴压比限值，同时应加强箍筋的配箍率，为加强对混凝土的约束作用，箍筋的型式应采用约束效果好同时利于施工的型式,框支层楼板是重要的受力构件，配筋需要特别加强，应采用双层双向配筋，每层每向配筋率大于 0.25%。框支梁的配筋规范提出了较多的要求，这里需注意的是，仅了解规范的要求是远远不够的，还应有扎实的力学知识，因为现有的计算软件的计算结果，还有值得探讨的地方，现有规范也不可能纳入所有的设计经验，应当注意积累地方经验及发达地区经验，不断完善设计理论。
三、结语
通过设计实践,我们总结出的体会是建筑布置、功能的限制并不意味着结构设计只能被动、牵强地完成,相反的,通过分析具体工程实际情况,以现行规范规程为指导，概念设计为原则,通过与各设计工种尤其建筑工种的相互间密切配合,找出结构不利因素,有针对性地进行调整和采取构造措施,最大限度地减少客观不利条件的影响,使结构布置趋于简洁、合理,刚度分布较均匀,避免或减少可能出现的薄弱部位,当不能完全避免时,予以有效的加强，可使建筑的功能、美观要求得以实现；若完全以结构设计牵制建筑专业的发挥，则难以取得满意的建筑功能等各方面的效果。