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摘要：本文结合实例探讨结构设计方案，并对该方案的计算模型、转换结构的选型及转换层的构造设计进行分析，以供参考。
关键词：高层建筑：转换层：选型：结构设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
某商住地下2层为停及设备房，地上28层，分A、B两栋塔楼，塔楼均为住宅，主楼主体高88 m。由于建筑功能的要求，本工程结构采用底部大空间转换剪了墙结构，转换层在第5层顶面，属高位转换结构，地震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.10g,拟建场地为Ⅱ类场地土。结构抗震等级；转换层下剪力墙一级，框支柱特一级，基础采用桩筏。为了满足建筑功能，结构必须处理好以下3个问题；
(1)转换层转换机构方式的选择；
(2)转换层楼层结构计算层高的确定；
(3)二级转换梁的处理。
2转换机构的选型
各种形式转换层的优缺点见下表：
由于带转换层的高层建筑结构有其自身的结构弱点，因）GB50011-2001）《建筑抗震设计规范》和（JGJ3-2002）《高层建筑混凝土结构技术规程》都对其做了严格的规定，特别是对高位转换的结构做了更为严格的规定，由于总体结构竖向传力构件的不连续，造成结构上荷载不能传递给下部对应的结构构件，而是通过转换结构的内力中分配，再向下传递给下部结构的竖向构件，因此转换构件相对重要而且受力非常复杂，保证转、换结构很正常、可靠、有效的工作是结构设计的重点。结合本工程建筑方案的要求，经多方案比较，本工程采用梁式转换（因梁式转换的设计较其他转换而言受力明确，传力简捷，计算模型简单容易符合实际情况），增加转换层厚度并双层双向配筋，以符合刚性楼板的假定。
3结构计算与数据分析、
3.1结构计算单元的确定
由于本工程主体分为A、B两栋塔楼，塔楼之间为商业用房，但与主楼设置了伸缩缝，因地下室墙体较多，地下室顶板(200mm)厚度较厚，整体刚度大。古将上部结构的计算嵌固点设在±0.000处，计算分成两个单塔模型。
3.2整体结构计算数据分析
由于本工程A、B两塔对称，仅对A塔进行计算（计算薇考虑中间地下室相连）。计算时取27个振型，均考虑平动和耦连俩种情况，A、B两塔涉及的内容基本一致，仅分析A塔的计算数据。由SATWE软件计算结果可得，结构基本周T1在（0.065~0.075）N（N为层数）之间，属合理范围，说明结构总刚度合适；剪重比在2﹪左右符合抗震规范5.2.5条要求，转换层上下刚度比小于1.3；在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，均不大于该楼层平均值的1.2倍，符合高规要求，转换层过渡平稳，结构竖向布置及刚度变化相对合理，框支柱轴压比控制在0.55以内，角柱轴压比控制在0.50以内。第一扭转周期与第一平动周期比小于0.85，振型参与质量达到总质量的98％.
3.3动力时程分析
根据场地地质情况。地震所提供了6条可能出现的地震波，对其中较符合实际情况的两条河一组人工模拟地震波进行动力时程分析，弹性时程分析计算结果与振型分解反应谱法结果基本一致，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不小于振型普法求得的底部剪力的65％，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应普法求得的底部剪力的80％。
4转换层的构造设计
4.1加强转换结构的整体性和刚度
加强转换层及上下层楼板的厚度及配筋,转换层楼板厚度h=180mm,上下两层均取h=150mm。框支梁是转换层结构中最重要的受力构件之一，通过它将上部墙体的荷载传递给下部框支柱。其受力相当复杂。在本工程中村在“Z”型墙，需要考虑上部墙体竖向力对框支梁产生的扭矩。
将两片错开的墙体假定为在同一平面内进行平面有限元分析其内力，图形类似于大开口框支剪力墙；
根据整体计算结果中上部墙体的竖向力手算框支梁的抗扭钢筋；
(3)将有限元计算结果与手算抗扭配筋叠加，由于梁宽比较大（这是由上部墙体的位置决定的），计算抗扭钢筋为构造要求。其他转换梁上墙体进行有限元分析，其正截面配筋小于整体结构分析结果，在实际工程中偏安全地采用了整体结构，计算的结构进行转换大梁的截面和配筋设计。
转换层中柱的延性极为重要，为了提高柱的延性，采取了控制轴压比、配箍率、纵向配筋率以及混凝土强度等级等措施。转换梁柱配筋较多，特别是节点处配筋相交情况更为复杂，实际钢筋很难准确到位，在设计中尽量选用了大直径、高强度钢筋，以减少钢筋根数，配筋应有足够的余量。同时转换梁板在施工中需考虑支撑方案。支撑层所受的梁板荷载，施工荷
4.2 构造要求
4.2.1框支柱
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。工程框支柱抗震等级为特一级，轴压比不得大于0.6，对部分因截面尺寸较大而形成的“短柱”，不得大于0.55。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱的大的多。箍筋不得小于Φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5％。在工程中，框支柱还兼做剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C50混凝土）即为2.64％。框为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30％.
4.2.2框支梁
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于上墙厚的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1∕6。工程框支梁梁宽统一为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力机构，因而在设计时应留有较多的安全储备，特一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.6％。框支梁在满足计算要求下，配筋率不小于0.8％。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因而应配置足够数量的腰筋。腰筋采用Φ16，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”的原则，在纵筋已有一定富余的情况下，筋箍更应加强。箍筋统一采用Φ14@100八肢箍全长加密，配箍率达到1.53％，远大于相关文献对特一级抗震条件下框支梁的配箍率要求。
4.2.3 转换层楼板
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；而在下部樓层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层出荷载分配产生突变。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务；并且由于转换层楼板自身平面内受力很大，而变形也很大，所以转换层楼板必须有足够的刚度作保证。转换层楼板采用C40混凝土，厚度180mm，Φ12@150钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.42％。另外，为了协助转换层楼板完成剪力重分配，将该层以上两层及以下各层楼板也适当加强，均取厚度150mm。
5结语
通过高层建筑转换层结构设计的工程实践，体会如下：根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式；正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点；结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级；构件设计应注重抗震延性设计的概念；对主要构件进行加强是设计的重点。此外，必须认真做好概念设计并分析结构的薄弱环节，建立较为简洁可靠且符合实际的结构计算模型，注意框支梁框支柱配筋的特殊性。另外数据的输出量比较大，需要对计算结构进行分析、评判，适时的对结构布置进行修改、优化，才能得到正确的设计结果。
关键词：高层建筑：转换层：选型：结构设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
某商住地下2层为停及设备房，地上28层，分A、B两栋塔楼，塔楼均为住宅，主楼主体高88 m。由于建筑功能的要求，本工程结构采用底部大空间转换剪了墙结构，转换层在第5层顶面，属高位转换结构，地震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.10g,拟建场地为Ⅱ类场地土。结构抗震等级；转换层下剪力墙一级，框支柱特一级，基础采用桩筏。为了满足建筑功能，结构必须处理好以下3个问题；
(1)转换层转换机构方式的选择；
(2)转换层楼层结构计算层高的确定；
(3)二级转换梁的处理。
2转换机构的选型
各种形式转换层的优缺点见下表：
由于带转换层的高层建筑结构有其自身的结构弱点，因）GB50011-2001）《建筑抗震设计规范》和（JGJ3-2002）《高层建筑混凝土结构技术规程》都对其做了严格的规定，特别是对高位转换的结构做了更为严格的规定，由于总体结构竖向传力构件的不连续，造成结构上荷载不能传递给下部对应的结构构件，而是通过转换结构的内力中分配，再向下传递给下部结构的竖向构件，因此转换构件相对重要而且受力非常复杂，保证转、换结构很正常、可靠、有效的工作是结构设计的重点。结合本工程建筑方案的要求，经多方案比较，本工程采用梁式转换（因梁式转换的设计较其他转换而言受力明确，传力简捷，计算模型简单容易符合实际情况），增加转换层厚度并双层双向配筋，以符合刚性楼板的假定。
3结构计算与数据分析、
3.1结构计算单元的确定
由于本工程主体分为A、B两栋塔楼，塔楼之间为商业用房，但与主楼设置了伸缩缝，因地下室墙体较多，地下室顶板(200mm)厚度较厚，整体刚度大。古将上部结构的计算嵌固点设在±0.000处，计算分成两个单塔模型。
3.2整体结构计算数据分析
由于本工程A、B两塔对称，仅对A塔进行计算（计算薇考虑中间地下室相连）。计算时取27个振型，均考虑平动和耦连俩种情况，A、B两塔涉及的内容基本一致，仅分析A塔的计算数据。由SATWE软件计算结果可得，结构基本周T1在（0.065~0.075）N（N为层数）之间，属合理范围，说明结构总刚度合适；剪重比在2﹪左右符合抗震规范5.2.5条要求，转换层上下刚度比小于1.3；在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，均不大于该楼层平均值的1.2倍，符合高规要求，转换层过渡平稳，结构竖向布置及刚度变化相对合理，框支柱轴压比控制在0.55以内，角柱轴压比控制在0.50以内。第一扭转周期与第一平动周期比小于0.85，振型参与质量达到总质量的98％.
3.3动力时程分析
根据场地地质情况。地震所提供了6条可能出现的地震波，对其中较符合实际情况的两条河一组人工模拟地震波进行动力时程分析，弹性时程分析计算结果与振型分解反应谱法结果基本一致，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不小于振型普法求得的底部剪力的65％，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应普法求得的底部剪力的80％。
4转换层的构造设计
4.1加强转换结构的整体性和刚度
加强转换层及上下层楼板的厚度及配筋,转换层楼板厚度h=180mm,上下两层均取h=150mm。框支梁是转换层结构中最重要的受力构件之一，通过它将上部墙体的荷载传递给下部框支柱。其受力相当复杂。在本工程中村在“Z”型墙，需要考虑上部墙体竖向力对框支梁产生的扭矩。
将两片错开的墙体假定为在同一平面内进行平面有限元分析其内力，图形类似于大开口框支剪力墙；
根据整体计算结果中上部墙体的竖向力手算框支梁的抗扭钢筋；
(3)将有限元计算结果与手算抗扭配筋叠加，由于梁宽比较大（这是由上部墙体的位置决定的），计算抗扭钢筋为构造要求。其他转换梁上墙体进行有限元分析，其正截面配筋小于整体结构分析结果，在实际工程中偏安全地采用了整体结构，计算的结构进行转换大梁的截面和配筋设计。
转换层中柱的延性极为重要，为了提高柱的延性，采取了控制轴压比、配箍率、纵向配筋率以及混凝土强度等级等措施。转换梁柱配筋较多，特别是节点处配筋相交情况更为复杂，实际钢筋很难准确到位，在设计中尽量选用了大直径、高强度钢筋，以减少钢筋根数，配筋应有足够的余量。同时转换梁板在施工中需考虑支撑方案。支撑层所受的梁板荷载，施工荷
4.2 构造要求
4.2.1框支柱
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。工程框支柱抗震等级为特一级，轴压比不得大于0.6，对部分因截面尺寸较大而形成的“短柱”，不得大于0.55。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱的大的多。箍筋不得小于Φ10@100，全长加密，且配箍率不得小于1.5％。在工程中，框支柱还兼做剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C50混凝土）即为2.64％。框为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30％.
4.2.2框支梁
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于上墙厚的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1∕6。工程框支梁梁宽统一为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力机构，因而在设计时应留有较多的安全储备，特一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.6％。框支梁在满足计算要求下，配筋率不小于0.8％。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因而应配置足够数量的腰筋。腰筋采用Φ16，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”的原则，在纵筋已有一定富余的情况下，筋箍更应加强。箍筋统一采用Φ14@100八肢箍全长加密，配箍率达到1.53％，远大于相关文献对特一级抗震条件下框支梁的配箍率要求。
4.2.3 转换层楼板
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；而在下部樓层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层出荷载分配产生突变。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务；并且由于转换层楼板自身平面内受力很大，而变形也很大，所以转换层楼板必须有足够的刚度作保证。转换层楼板采用C40混凝土，厚度180mm，Φ12@150钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.42％。另外，为了协助转换层楼板完成剪力重分配，将该层以上两层及以下各层楼板也适当加强，均取厚度150mm。
5结语
通过高层建筑转换层结构设计的工程实践，体会如下：根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式；正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点；结合结构布置，正确选择各分部的抗震等级；构件设计应注重抗震延性设计的概念；对主要构件进行加强是设计的重点。此外，必须认真做好概念设计并分析结构的薄弱环节，建立较为简洁可靠且符合实际的结构计算模型，注意框支梁框支柱配筋的特殊性。另外数据的输出量比较大，需要对计算结构进行分析、评判，适时的对结构布置进行修改、优化，才能得到正确的设计结果。