关键词：高层；转换层；结构设计
Abstract:theconversionlayersstructureinthemodernhigh-risebuildingsoftheapplicationoftheconstructionofmoreandmorewidely.Conversionlayersstructurecanmakeabuildingspacemoreflexible,improvetheusefunctionofthebuilding,buttheconversionlayereasytocausethepowertransmissionline,stressconcentrationanddeformationandconcentration.Therefore,reasonabledesignconversionlayersstructure,improvethequalityofthehigh-risebuildingistheimportantguarantee.
Keywords:top;Conversionlayers;Structuredesign
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
引言
高层建筑功能多样，体型复杂。部分高层建筑上部需要满足住宅或宾馆等功能需求；中部需要满足办公用房等需求；下部需要满足商店、酒店等功能需求。不同的功能需求，决定了高层建筑的不同部位需要采用不同的结构形式。因此，转换层结构设计逐渐成为了高层建筑设计的重点。
1转换层的功能与结构形式
1.1转换层的功能
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，例如广州金鹰大厦等高层建筑就是采用此类转换层。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。例如南京新世纪广场A楼就是采用此类转换层。转换层能够是上部剪力墙结构转变为框架结构，错开上部楼层轴线和柱网轴线，错位布置上部结构和下部结构。例如深圳华侨酒店就是采用此类转换层。
1.2转换层的结构形式
在建筑工程中，转换层的结构形式主要包括：梁式转换层、厚板转换层、箱形转换层、斜杆桁架式转换层、空腹桁转换层以及巨型框架转换层等。我国高层建筑中运用转换层的建筑数量较多，其中箱形转换层约占3.6%，桁架转换层约占9.5%，板式转换层约占11.9%，梁式转换层约占75%。梁式转换层具有设计简单、施工方便、受力明确等优点，其转换梁可以沿着横向或纵向进行平行布置。如果需要纵横向一起转换，就可以布置双向梁。通常，底部大空间剪力墙结构大多应用梁式转换层。如果柱网轴线错开过多，使用梁难以直接承托，就应当采用厚板式转换层。这种转换层可以灵活布置下层的柱网，不过耗费的材料过多，自重也较大。箱型转换层在建筑结构中应用的较少，一般常用于铁路工程当中。
2高层转换层结构设计
2.1选择恰当的转换层结构形式
根据受力方式、经济指标、抗震性能等情况，选择恰当的转换层结构形式是转换层结构设计的首要环节。
首先，受力方式分析。梁式转换层具有清楚的传力途径，传力明确、直接。转换梁构造简单、受力性能好、施工方便、工作可靠，并且结构计算也比较容易。转换桁架和转换梁一样传力途径清楚，传力明确。转换桁架的大小与位置都具有一定的灵活性，有利于转换层空间的充分利用，但是转换桁架的构造相对复杂，施工难度也较大。板式转换层受力复杂、传力不清楚，上部结构不容易布置，结构计算相对复杂。
其次，经济指标分析。从抗冲切与抗剪角度来看，转换板具有很大的厚度，混凝土用量较大，使得自身重量较大，导致建筑项目对下部垂直构件承载力的要求增大。转换梁的截面高度通常为1.6-4.0m。如果承托层数少或跨度较小，截面高度就可以适当降低为0.9-1.4m；如果承托数较多或跨度较大，截面高度就应当较大。梁式转换层所需的混凝土量一般只是板式转换层所需的混凝土量的二分之一。综合分析工程实践，转换桁架所需的混凝土和钢材用量比转换梁所需用量要小，所以相对经济。
第三，抗震性能分析。厚板具有很大的质量和刚度，在地震中反应强烈。受力较大的板身容易发生竖向刚度突变，较大的作用力施加在相邻的上下层结构上，容易引发震害。相关研究发现厚板相邻的上下层结构容易发生混凝土剥落、裂缝，板可能会受到冲切破坏和剪切破坏，因此需要三向配筋。而转换桁架的节间填充材料为轻质建筑材料，结构自重相对较轻。与转换梁相比，转换桁架具有较小的抗侧力刚度，采用桁架转换层的建筑具有较为缓和的刚度与质量突变，地震反应也要小得多。
2.2结构布置
转换层位置越高，简体或落地剪力墙就越容易出现裂缝，增大框支柱的内力，上部转换层周围的墙体就越容易被破坏，建筑抗震性就越差。如果底部设有转换层结构，就应当布置可靠的转换构件。一般可以采用的转换构件包括大梁、厚板、桁架、斜撑等。布置框支柱和落地剪力墙，有利于保护转换层的下部结构，防止其在地震中坍塌。
2.3确定合理的刚度比
为了确保转换层的下部空间结构具有良好的延性、强度、刚度与抗震能力，就应当减弱上部主体结构的刚度，加强下部主体结构的刚度，确定合理的上下主体结构的侧向刚度比，尽量使上部主体结构刚度和下部主体结构的刚度相接近。加强剪切刚度比的控制，是为了防止出现过大的竖向刚度差距。具体可以采用以下措施：扩大内部抽柱的框架结构和柱距的框筒结构。剪切刚度比为1，上下层剪切刚度保持不变；采用大空间的底部剪力墙结构；采用上部鱼骨式剪力墙结构；采用大空间大底盘剪力墙结构。因为转换层附近结构具有十分复杂的内力，所以在实际工程中应当首先确定剪力墙的布置，根据建筑工程项目的设计要求，计算、调整转换层所用构件的尺寸。计算时，应当取构件的最大剪力，算出纵向配筋面积、配筋率和剪跨比，并加以对比。
3结语
转换层结构能够实现高层建筑上部结构与下部结构的转换或融合，满足高层建筑功能多样化的需求。在高层转换层结构设计中，应当综合考虑建筑工程项目的具体条件，充分分析受力方式、经济指标、抗震性能等情况，合理选用梁式转换层、厚板转换层、箱形转换层、斜杆桁架式转换层、空腹桁转换层以及巨型框架转换层等结构形式，进行科学的结构设计，以提高建筑质量。
参考文献：
[1]梁炯丰.高层建筑转换层结构的概况和发展[J].山西建筑,2006(04).
[2]李春富.浅析高层建筑梁式转换层的设计[J].中国科技信息,2005(12).
【关键词】前言；高层建筑结构几种形式；结构形式对建筑造型的影响；高层建筑造型
【中图分类号】TU186【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0030-01
前言：
高层建筑形式在古代就已有了，早在公元前五百多年的古巴比伦曾经建造了现在号称世界七大奇迹之一的“空中花园”，根据记载，其形式非常之华丽壮观，放置在任何空间之中都可以说是一道绝美的风景。近代随着科学技术的发展，尤其是钢铁、电梯的出现以及钢筋混凝土的应用，为高层建筑发展创造了前所未有的机遇，高层建筑也成为城市空间中一道风景，其中以美国的高层建筑发展最为活跃，如1885年的芝加哥家庭保险大楼被公认为第一幢摩天建筑，而纽约的曼哈顿区更是高楼云集；近年来我国的高层建筑也发展迅速，如上海的金茂大厦88层，高420.5米。随着结构理论和技术的发展，高层建筑结构形式趋于多样化，高层建筑的表现形式也多种多样，但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来，在成为城市风景的同时如何恰当的融入城市空间成为高层建筑设计的一个重要任务，也是使高层建筑设计趋于完善所追求的一种理念。
一、高层建筑几种结构形式
1、框架结构
整个结构的纵向和横向全部由框架构件组成的结构成为框架结构。框架既负担重力荷载又负担水平荷载。框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可提供较大的内部空间。但由于结构属于柔性结构体系，在水平荷载作用下，强度低，刚度小，水平位移大，在高烈度地震区不宜采用。目前，主要适用于10~12层左右的商场，办公建筑。如果过高，就要靠加大梁，柱截面来抵抗水平荷载，从而导致结构的不经济，因此在高层建筑的使用时应该重点考虑。
由于框架结构能够提供较大的内部使用空间，因而建筑布置灵活，能够适应多种建筑功能的需要。此外，框架结构的赶件类型少，构造简单，施工周期短。所以，对层数不太多的高层建筑来说，框架结构是一种应用比较广泛的结构体系。从技术经济的角度考虑，框架结构一般仅用于30层以下的高层建筑。
2、剪力墙结构
剪力墙结构中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风，地震等水平荷载的作用。同框架结构相比，该结构测向刚度大，侧移小，属于刚性结构体系。从理论上讲，它可建造上百层的民用建筑（如朝鲜平壤的柳京大厦）；但从技术经济的角度来讲，地震区的剪力墙一般控制在35层，总高110米为宜。由于剪力墙的间距比较小，一般为3~6米，所以建筑平面布置不够灵活，使用受限制。像高层公寓，高层宾馆等空间要求较小，分隔墙较多的建筑比较合适采用这种结构。近年来，随着结构水平的不断提高，剪力墙的间距逐步扩大为6~8米，从而，使剪力墙结构在高层住宅，高层办公建筑中也获得更多的应用。
二、高层建筑造型设计中，结构构件如何影响造型构成
高层建筑的竖向布置原则是沿竖向，结构的强度与刚度宜均匀，连续，避免有过大的外挑和内收；不应突然变化，不应采用竖向布置严重的不规则的结构。尽量使重心降低，顶部突出部分不能太高，否则会产生端部效应，搞振型的影响明显加大。各层刚度中心宜在一条竖直线上。结构宜设计成刚度下大上小，自下而上逐渐减小。下层刚度小，将是变形集中在下部，形成薄弱层，严重的会引起建筑的全面倒塌。实际工程设计中，往往沿竖向是分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级，这种改变使刚度发生变化，形成自下而上递减。从施工方便来说，改变次数不宜太多；但从结构受力角度来看，改变次数太少，每次变化太大，则易产生刚度突变。所以一般沿竖向变化不超过4次。每次变化，梁柱尺寸宜减少100~150mm，墙厚宜减少50mm，混凝土强度宜减少5MPa。最好尺寸减少于强度降低错开楼层，避免同层同时改变。
楼板除传递垂直荷载外，还是传递水平荷载保证结构协同工作的关键构建。所以在结构设计上，要使楼板具有较大的平面内刚度。而在实际高层建筑中，也要求具有足够的平面内刚度，以保证建筑物的空间整体稳定性和有效传递水平力。应当强调指出，保证协调工作是靠楼板而不是靠梁，因而必须保证楼板在平面刚度为无穷大，保证其在墙，柱，梁上的支承可靠。否则，理论分析前提将失去保证。在楼板布置时，应尽量采用正体现浇。高层建筑超过50米的框剪结构，筒体结构和复杂的高层结构应采用现浇楼盖结构。这些结构由于各片抗侧力结构刚度相差很远，因而楼板变形更为显著。
三、高层建筑造型
高层建筑的造型，由于不同建筑艺术流派主张，不同机能，不同民族，不同欣赏层次，是多元化的，形式千变万化。但是，它必须按照美的规律来创造。就建筑造型来说，就是要按照形式美原则去设计和推敲。所谓形式美，就是从普遍的造型活动中，单独抽出造型形式作为自己研究对象的审美科学，已成为形式构图学，是近代审美与人类实践活动的纵深方面的产物。正确运用建筑造型与构图原理，能取得视觉的平衡，给人以均衡的感觉，是人感到寓于建筑之中的韵律感，这种感觉类似于某种音乐的效果。不规则构图手法是造型中常用的手法。它是在统一的变化中追求不规则的效果，这种形式虽然在形的视觉上是不平衡的，但是在整体的视觉效果上又是平衡的。它给人以动的稳定感和富于变化的个性的形态表现。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计
中图分类号：G267文献标识码：A文章编号：
引言：
转换层是多功能建筑和高层建筑物的重要结构，分为结构转换层功能转换层。当筑物的上部和下部应用于不同功能，或采有不同结构的时候，需要转换层进行结构的转换。而对高层建筑来说，转换层的主要功能还包括为高层提供供水、电、网络、消防的设备空间。因此不同作用的转换层在结构设计上也不同，了解建筑转换层结构的特点对转换层的设计，最大可能的保证建筑物的使用功能具有重要作用。并保证建筑物的防风抗震性能不受影响，对我国建筑行业的发展有着积极的意义。
一、高层建筑转换层的概念及特性
1、高层建筑转换层的概念
高层建筑在设计上最大的难点在于楼层高，下部受力较大，承重较大。而当建筑物的高度达到一定高度的时候，高层楼房的供水、供电、消防、网络等都会给底部设备形成较大的压力，为了解决底层刚度大，墙体多、柱网密的问题，整个建筑的上下部必须采用不同的结构，上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的框架柱。当两种不同的结构的结合的地方就必须加入转换层，转换层是一个中间层，它即将上部布置小空间，下部布置大空间；同时，转换层也为基础设备提供高层建筑的设备空间。高层建筑转换层按照结构来分类主要有以下几个形式：梁—柱体系、桁架体系、墙梁体系、厚板转换体系等，其中以梁—柱体系最为常用。
2、高层建筑转换层的特性
按照转换层结构功能的不同，一般可分为以下三类：建筑上、下部分之间结构类型的转换，此类建筑上部和下部采用的结构形式不同。建筑上、下部分之间的柱网尺寸不同，这种建筑虽然上下部分的结构类型相同，但通常需要通过转换层，扩大其下部结构的柱距，以形成大柱网。同时具备转换结构和扩大轴线尺寸的混合形式。转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，对结构抗震不利，故采用转换层结构设计时应遵循以下原则：尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利，转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高。优化转换层结构，选择具有明确传力路径的换层结构型式，以便于结构分析设计和保证施工量，在满足建筑物安全和经济要求的前提下，转换刚度宜小不宜大。
二、高层建筑转换层的结构设计策略
在对高层建筑转换层进行结构设计时，首先应考虑转换层要与建筑的整体设计相互协调，结合封闭式开间的布置，均匀对称设置落地构件，尽量使其质量中心与刚度中心相近。通过提高落地构件的强度等级，并适当加大截面尺寸，采用钢与混凝土组合构件等方法，增强抗侧力构件在转换层以下的抗弯、抗剪刚度。
构件选择转换层可供选择的构件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形结构，斜撑、厚板等。结合工程具体情况可具体选择转换构件。现在高层建筑的梁主筋一般采用Ⅲ级钢筋，板钢筋采用I级钢筋。
配筋设计一般高层建筑梁跨中正弯矩向支座减弱的速度比较缓慢，而支座负弯矩则衰减得很快，针对这一特点，在进行配筋设计时，框支梁下部钢筋应全部伸入支座锚固，不设弯筋，当梁跨不大时，上部支座负筋宜拉通。同时沿梁高应配置间距不大于200mm，直径不小于16的腰筋。
空间设计高层建筑一般是结构转换层和设备转换层合在同一层中，如果设计成一般层高2．9m，有些浪费空间；如果设计层高低于2．2m以下，则该层的侧移刚度和扭转刚度过大。我们建议可以将结构转换层放在层比较高的2—3层，设备转换层放在稍微低的4～5层，既实现了上下层结构的转换，又节约了空间。
保证刚度防止沿竖向刚度变化过于悬殊，要保证大空间层有充分的刚度。抗震设计时，要控制转换层上下层刚度变化率，使之尽量接近1，不大于2。为此可以采取控制落地剪力墙的比例，加大落地墙的厚度，提高砼的强度等级，减小洞口尺寸，使纵横连接形成筒体，还可以增设补偿剪力墙，来增加空间层的刚度。
三、转换层的结构设计的分类
梁式转换结构。梁式转换结构采用剪力墙、框支梁与框支柱相结合的结构布置方式来提高转换层的强度与刚度，具有结构可靠、施工难度低、传力路径清晰明确等特点，是目前我国建筑转换层结构设计中应用范围最广的转换结构。
板式转换结构。板式转换结构最显著的特点便是能够在转换层之上随意布置结构形式与轴网，对于建筑物轴网布设较为复杂的建筑来说是十分合适的选择。但是由于转换板的受力状态较为复杂，传力路径不够明确，以及转换板自身特点的限制，使得建筑物在转换层处出现刚度的突变，令转换层成为建筑物的薄弱环节，降低了建筑物对地震的抵抗能力，因而应当谨慎使用。
桁架转换结构。与梁式转换结构相比，桁架转换结构的受力状态更加明确，且具有较小的自重和良好的抗震性能，可以有效的提高建筑物的质量，去报建筑物的使用安全。但是桁架式转换结构的节点设计难度较大，给施工过程带来了一定的影响，从而限制了桁架转换结构的使用。桁架转换结构适用于高度达到3m以上的转换层设计当中，如果在桁架转换结构中采用预应力技术，则可以进一步减小构件的截面，达到节约空间、提高工程质量、降低工程成本的作用。
斜柱转换结构。斜柱转换结构在是一种较为特殊的转换层结构形式，能够充分的发挥出混凝土的承压能力，有效的减少转换结构对建筑内部空间的占用。在设计斜柱转换结构时，需要注意结构内部的水平荷载，通过加设拉梁或圈梁的方式，可以找到平衡水平荷载的最短路径，提高转换层的刚度和强度。
四、建筑转换层结构设计中的注意事项
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。
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。
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。
结束语：
在高层建筑中，转换层的设计对整个建筑的设计具有非常重要的作用。必须根据工程本身特点和设计中的受力状态，还有整个建筑的整体风格，选择科学合理的设计方案，确保方案设计的全面性、科学性，减少施工的风险和难度。最大限度的发挥转换层的作用。
参考文献
1.1平面设计中的结构构想
1）受力特征与平面形式。高层建筑因其特有的受力特征，从结构意义分析其对平面形式的影响就具有重要意义。高层建筑在水平荷载作用下，结构产生侧移，其中整体弯曲变形占主导地位，结构整体弯曲变形所引起的侧移，与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系，以建造宽度很小的建筑物是不适宜的。因此，在平面上加大建筑的有效宽度，就能在很大程度上减少结构的相对侧移.所以，从结构受力角度来讲，高层建筑的平面形式最好是简单、规整的。圆柱形建筑由于它垂直于风向的表面积最小，其风荷载比方柱形建筑可减少20%～40%。平面形式为圆形、椭圆形、正方形、修正三角形、正多边形等形式的高层建筑，建筑沿纵横两个方向的宽度均较大，有较好的抗侧刚度，受风面积也较小，是理想的高层建筑平面类型。
2）结构平面布置的合理性。结构中的传力构件在平面中布置，应不影响建筑使用功能的基础上，尽量满足从力学角度所提出的要求。从力学角度出发，高层建筑的抗侧力结构应均匀布置，避免由于抗侧力结构分布不均而导致水平荷载作用中心偏离抗侧力结构刚度中心而产生扭矩，使抗侧结构处于非常复杂受力状态。
3）结构形式与特点。高层建筑对内部空间的要求，因其使用性质和功能不同，建筑平面布置也就随之变化。小空间平面布置方案仅适用于住宅及旅馆；办公室要求大小空间兼有；餐厅、商场、展览厅等，则要求有能灵活分隔的大空间；舞厅，宴会厅和报告厅等，又要求内部无柱大空间。各种结构体系所能提供内部空间是不同的，它反映在建筑中也各具特色。随着结构技术的发展，一些较新颖结构体系的运用，为建筑师创造丰富多彩的建筑形体，提供使用上具有更大灵活性的平面空间，满足各种使用功能要求创造了有利的条件。如巨型结构、悬挑结构、悬挂结构等既属此类。
1.2剖面设计中的结构构想
剖面构思与建筑形式是紧密相连的，而高层建筑的形式与结构体系又是相互制约的，建筑形式的艺术性必须与结构体系的合理性统一协调，才能充分发挥结构的有效性。因此，不仅要很好地考虑和解决结构与建筑功能方面的要求，还必须运用逻辑思维与形象思维，充分利用结构中符合力学规律和原理的形式来构成不同的空间轮廓与空间韵律。
1）传力体系竖向设计。建筑的空间形态是由结构传力体系支撑的。传力体系的剖面形式，直接反映结构沿竖直方向传递荷载的路径，也关系到建筑物的使用性能。从高层建筑的受力合理性讲，应注意控制建筑的高宽比；由于使用上的要求造成刚度变化特别大，或结构布置发生变化时，则必须设置结构转换层；高层建筑必须有相应的锚固深度，此锚固深度可结合布置设备用房和地下停车库的需要，作为一层或多层地下空间，这对降低高层建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗倾覆能力。
2）创造优良体型。高层建筑由于受水平荷载的影响较大，所以建筑形体应力求简洁、均衡、稳定，并具有极佳力学效益而不易屈服于侧向力的优良体型。上下如一型：板式高层建筑其形状多为一字形平面，因其面积利用系数高、造型简洁、朴素大方、结构简易、施工方便、造价也较经济，广泛用于办公楼、旅馆与住宅。
3）合理设置结构转换层。现代高层建筑向着多功能、综合用途发展。在同一幢建筑中，可能上部楼层布置住宅、旅馆、中部楼层作办公用房，下部楼层往往是商场、餐饮、文化娱乐设施。不同功能用途的楼层对结构形式提出了不同的要求。上部需要的是多墙体的小开间；中部则需小的和中等大小的空间；而下部则要求是尽可能大的、能自由灵活分隔的大空间，柱网要大，墙要尽可能少。
4）增设加强层。层数很多、高度很大的建筑，如果靠增大截面尺寸或增设抗侧力构件，必然影响到建筑的使用，这时就可考虑在一定高度位置设置加强层。当未设置加强层时，作为一般高层结构体系，其位移类似于悬臂梁，随高度增加而迅速增大，外荷载产生的倾覆力矩大部分由中央核心剪力墙或筒体承受。在高层建筑中，加强层的设计，可结合设备层一起考虑。由于设备层对采光要求较低，可以不开或少开窗，并可在不妨碍设备布置的前提下增设内部支撑，或沿其周边局部加固，因此设备层可以成为刚度很大的加强层。
2结语
摘要:随着城市的不断发展，人们对于工作、生活以及文化娱乐环境提出了更为复杂的要求，促使高层建筑由单一的功能逐渐向多功能综合性建筑发展。由于建筑物上层和下层之间功能的不同，就要求有结构转换层来进行不同的结构类型的转换。本文就高层建筑设计中常见的结构转换形式和存在的问题进行研究。
关键词:高层建筑；结构转换层；形式；体系
1结构转换层概述
建筑功能复杂化的发展趋势下，要求在同一幢建筑中既有小开间的住宅，又有大空间的商场，还需要一定的地下停车场。综合功能的高层建筑已经成为现代高层建筑设计中的大潮流。结构转换层作为将建筑上部楼层结构的类型和布置转换为下部楼层结构类型和布置的水平结构，主要的结构形式一般有梁式转换层、厚板式转换层、桁架转换层、箱型转换层以及悬挂结构等。在建筑设计过程中，如何选择结构转换体系，必须结合建筑各方面具体情况，保证结构的安全与经济。
一般来说，高层建筑转换层结构可在建筑高度的任意楼层上灵活布置，在适当的处理下还可以作为技术设备层或者正常的楼层进行使用，其布置原则有：第一，要求底层有较大的空间。转换层结构体系可以是一个水平结构体系也可以是一根满足受力特性的大梁，使得底层尽量摆脱立柱的影响，取得较大的底层空间。第二，任意楼层上要求开敞空间或改变柱列。在转换层设置的时候可以根据建筑结构传力以及使用功能等特点进行分段布置、间隔布置和托挂相兼的方式。
2常见结构转换层形式介绍
2.1梁式转换层。梁式转换层作为目前高层建筑转换层中应用最广泛的结构形式，具有受力性能好、构造简单且造价较低便于施工等优点。但是梁式转换层对于开洞有着一定的限制，其开洞位置适宜设置在梁中部或者轴附近。转换层大梁的截面尺寸一般由剪压比计算确定，公式为：（μV=Vmax/fcbh0），且其截面高度在抗震设计时必须小于计算跨度的1/6，在非抗震设计中需要小于计算跨度的1/8。当建筑结构纵横向都需要转换时，还可以采取双向梁布置的转换方式来满足要求。
2.2厚板式转换层。当建筑上下轴线布置错位且不方便使用梁式转换层直接承托时，可以选择厚板式转换方式，进行结构转换。在实际中对于抗震要求比较高的高层建筑不适宜选用此方式，因为厚板本身自重很大，会将自重集中作用在建筑的中部，且由于结构转换层刚度大于下部楼层刚度，容易在建筑底部发生变形集中，使得传力途径复杂化。但是厚板式转换层可以保证上下层柱网灵活布置，在实际工程中运用也较为广泛。厚板的厚度一般可取2.0~2.8m，大约为柱距的1/3~1/5，且对于转换层上、下层的楼板应适当增加其强度，一般不小于150mm。
2.3桁架转换层。桁架转换层结构相较于以上两种转换层结构形式，可以实现建筑大跨度的转换，且具有传力途径明确、结构自重小、开洞和管道设置方便等优点。但是该结构形式的受力机理比较复杂，力学计算比较困难，同时在抗震设计上也存在着很多问题。
在进行设计时需要注意当转换层位置较高时，位于转换层附近的楼层之间侧移会随之变化，并影响结构内力，使得转换层附近的楼层成为结构薄弱点；当转换层位置较低时，容易受到地震的影响，需要考虑桁架转换层竖向抗震设计。
2.4箱型转换层。箱型转换层较少用于高层建筑结构设计中，其平面内刚度性能处于梁式转换层和厚板转换层之间，一般由单向或者双向托梁连同其上下较厚的楼板组成箱型结构，且上下楼板厚度不宜小于180mm。
2.5悬挂结构。一般的悬挂结构有核心筒体悬挂和巨型框架结构悬挂，前者通过伸臂桁架将悬挂楼段悬挂于核心筒上；后者可以提供较大的无柱空间，作为较为复杂的转换层结构主要形式有框筒型、桁架型等。此转换层结构类型可以实现建筑空间在不同楼层的不同变化，或者是满足建筑设计造型结构开洞的要求。
建筑的转换层结构主要用于满足建筑底部柱距的扩大，形式主要有墙式转换、梁式转换、绗架式转换、间接式转换、合柱式转换、拱式转换等。
实例―日本I.B.M大楼
I.B.M大楼共有41层，建筑高度达156.3m，转换层大梁主要支撑24~41层的全部结构，总荷载有10707t，转换层大梁跨度有41.7m。且建筑东侧立面有一个巨大的矩形孔洞从18层直接延伸到24层。在设计时为了尽量简短应力状态，选择以简支的方式连接芯筒与大梁。大梁预应力的施加分为两次进行，保证大梁在全荷载作用下跨中挠度接近于零。选用两端矩形过渡到中部为工字型的截面形状，满足跨度和荷载要求。
转换层结构体系中钢结构大梁的主要特征数据如下表所示：
由此实例可以看出，由于建筑跨度和荷载的要求，在选择转换层体系上就会有不同的侧重点。高层建筑结构转换体系设计时需要考虑的因素有竖向挠度、竖向荷载、层刚度比以及层间侧移等。由于此大楼的跨度比较大，所以采用预应力混凝土大梁并以简支的方式连接支座以解决应力复杂的问题。
实际工程中还有很多诸如此类的解决方法例如：建筑要求较高质量的功能空间时，可以选择钢筋混凝土空腹桁架结构进行转换，已到达设计要求的刚度和强度；在建筑跨度较小的情况下，可以考虑采用结构相对简单、内力分析简便的实腹式大梁；不管选择哪种转换层结构体系，都应该尽量保证受力明确传力直接的结构，并注意控制工程综合造价。
3总结
由于我国高层建筑的大力发展，结构技术问题已经成为了建筑设计中重要的部分。在满足建筑功能需求的情况下保证建筑结构的安全性。在选择结构体系时，需要综合考虑建筑使用功能、建筑材料受力特点、施工技术以及施工条件等，选择经济安全的转换层结构体系。
参考文献
［1］张彪.简述某高层建筑转换层结构施工监理控制要点［J］.科技与企业,2012,(2):140.
关键词：结构方案；高层建筑；合理性
Abstract:Withtherapideconomicdevelopment,theconstructionindustrytobecometoday'spopular,however,withthereductioninpercapitalandresources,moreandmorebuildingsaretransformedintohigh-risebuildings.Inaseriesofdiscussionsoftheproblemofhigh-risebuildingstructuredesign,introducesthecharacteristicsofhigh-leveldesignofbuildingstructures,oftenusedinsomeofthestructuralsystem,aswellasemerginghigh-risebuildingstructuralsystemsdevelopmenttrends;theinstanceoftheprojecteffectivelycombine,explorethestructuralsystemonhigh-risebuildingstructuredesignsignificance.Hopethatthisstudywillcertainlyhelpthedesignoffuturehigh-risebuildings.
Keywords:structureoftheprogram;high-risebuildings;reasonable
中图分类号：TU972文献标识码：A文章编号：
一般对于高层的建筑结构来说，怎么样将其设计的安全、经济、合理，与其选择结构设计方案是不是合理有很大关系。只有将高层建筑的结构进行合理的设计，才能够有效保证高层建筑的优质使用性。然而随着高层建筑的快速发展以及高层建筑的功能复杂化，高层建筑在结构上的设计难度也是不断的提升，高层建筑的结构设计合理化模式成为设计重点。所以对高层建筑结构设计方面问题的研究势在必行。
一、高层建筑结构设计的特点
1、需要承受较大的水平荷载作用
每一个建筑都需要承受着很大的垂直荷载与水平荷载，以及地震对建筑物造成的影响。在低层和多层建筑结构中，一般重力荷载就是其主要的控制因素，相对于影响来说，水平的荷载较小，侧向位移小。在高层建筑结构中，虽然垂直的荷载对于结构来说有着很大一部分影响，但是主要起着决定作用的还是水平的荷载。并且会随建筑层数及高度的不断增加，水平的荷载作用产生的内力和位移迅速增大。
2、轴向变形的特点
由结构力学可知，计算结构构件位移的公式为：
一般对于多层的建筑来说，会对弯矩充分考虑，因为轴力对于底层建筑的影响非常小，一般不去考虑剪切项的内容。但是对于高层的建筑来说，就是极为重要的一个控制点。从上面的公式可知，由于高层建筑的层数非常多，高度有很大，轴的力度数值也很高，而且沿高度所积累的一些轴向变形非常明显，轴向的变形会使得高层建筑结构内力的数值以及分布出现很大变化。对于一些连续性弯矩来说，在利用框--墙结构和框架墙结构的高层建筑中，一般中柱所承受的轴压普遍都会比边柱的大。一旦房屋属于高层建筑的时候，这种轴向变形的差别的数值就会很高，并使得连续梁之间的支座弯矩的数值变小，而跨中的正弯矩的数值逐渐增大。
3、侧移的特点
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。由实践可知，结构顶点侧移是与建筑高度H的四次方成正比。其相关公式如下：
高层建筑结构设计时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受水平荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移限制在规范规定的范围之内，以保证有良好的居住和工作条件。
4、结构的延性特点
对于高层的建筑结构来说，在地震的作用下,结构会产生更大的变形。为了使得建筑经过塑性的变形之后，还具有较强的形变能力，有效避免建筑出现倒塌的现象，尤其要在设计的时候应用合理的措施，确保建筑良好的延性。
二、高层建筑中对于结构体系的比较分析
下面列举较有代表性的结构体系进行分析
悬挂结构:是指采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在主构架上所构成的结构体系。主框架与矩形框架相类似，承担全部侧向和竖向荷载，并将它直接传至基础。除主框架落地外，其余部分均从上面吊挂，可以不落地。
矩型结构:一般有矩形框架结构和矩形桁架结构。矩形框架结构由楼、电梯井组成大尺寸箱形截面矩形柱，有时也可以是大截面实体柱，每隔若干层设置一道1层～2层楼高的矩形梁。它们组成刚度极大的矩形框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构;上下层矩形框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，其荷载直接传递到一级结构上，其自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了建筑结构布置的灵活性和有效使用面积。紧靠上层矩形梁的楼层，甚至可以不设柱，形成较大空间，以满足建筑需要。矩形桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承受水平和竖向荷载。
悬挑结构:体型独特，外观新颖，在建筑艺术上有特色，加之外柱截面很小、四周开敞，很受建筑师的欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑，由核心承受所有的荷载，围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式，这使室内空间的使用更加方便、灵活。
三、高层建筑的结构体系新特点
高层建筑内部空间因其使用性质和功能不同，建筑平面布置也就随之变化。小空间平面布置方案仅适用于住宅及旅馆；办公室要求大小空间兼有；餐厅、商场、展览厅等，则要求有能灵活分隔的大空间；舞厅，宴会厅和报告厅等，又要求内部为无柱大空间。随着结构技术的发展，一些较新颖结构体系的运用，如悬挂、巨型、悬挑等结构，为满足各种使用功能要求创造了有利的条件。
比如广州珠江的新城西塔的内筒应用的就是一种新型的钢筋混凝土的结构，在外筒上采用的是新型的钢管混凝土菱形斜交的网格筒，它不论是在材料上还是施工的方法上与传统框筒有着很大不同。因为结构复杂、设计要求又比较高，导致出现了千变万化的结点形式，也导致了刚接与滑动等结构逐渐复杂化。这些体系的新特点也是当今建筑设计的一种新型突破。