李 浩（贵阳城投置业有限公司，贵州 贵阳 550081）
从高层建筑结构分布来看，一般上部会作为住宅或者旅馆等，中部作为办公区域，而底部楼层更加宽阔，一般会作为商场、餐馆或者文化娱乐场所等公共设施[1]。由于不同建筑楼层的功能不同，建筑墙体的设计及布局也各不一样，导致建筑内不同楼层结构的受力也存在一定的差异。因此，必须设置专门的转换层结构，缓解高层建筑上、中、下部之间的不均衡受力问题，从而保障建筑整体的稳定性和安全性。
1.1 转换层的基本概况
由于高层建筑不同楼层的功能需求，一般都会存在上、中、下部三种设计标准。其中，建筑下部一般设计为商场、大型餐馆或者文化娱乐场所，对于内部空间的要求往往以宽阔为主，建筑内的墙体和支柱相对较少；
建筑中部一般会设计为公司、企业的办公区域，特别是作为下部场所办公人员的办公场所，因而内部结构空间以中等大小为主，一个房间往往需要满足5～8人的办公需求，当然也可以设计一些2～3人的小型办公室或者5～10人的中小型会议室，因而墙体和支柱结构比下层更为密集；
建筑上部一般作为住宅用房使用，或者设计为旅馆、快捷酒店等，空间结构一般都比较小，每个房间都在10m2左右，最大一般也不超过20m2，因而建筑上部的墙体和支柱都比较密集。这种多元化的设计方式，虽然发挥了高层建筑的实用功能，但不同楼层的墙体、支柱密集度不同，不仅造成不同楼层的承重能力不一致，而且需要不同密度和刚度的框架柱才能够保持建筑整体的稳定，必须要采取转换层的方式予以应对。
1.2 转换层的主要特点
受转换层结构的影响，沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏，力的传导途径也发生巨大的变化，因此，转换层结构设计与其他常规结构的设计有一定的差异性[2]。首先，转换层结构往往需要承受上下部结构的荷载，包括来自上层的竖向荷载以及来自下层的多层荷载，双向荷载的压力之大直接影响到转换层的结构设计，尤其是上层竖向荷载更是主要的影响因素；
其次，转换层的结构构件往往有着较大的跨度，因而必须要对构件的挠度进行严格控制；
第三，转换层的施工环节比功能性楼层更加复杂，因而在施工过程中需要克服更多的困难。
2.1 转换层设计的主要形式
2.1.1 箱式设计形式
目前，建筑领域应用最为普遍的形式是箱式，施工难度低，对于高层建筑的整体施工进度有着积极的推动作用。一般情况下，高层建筑的楼梯刚度都比较弱，并且转换梁的横截面积也非常大，箱式设计可以将转换层纳入建筑的整体规划设计当中，不仅有助于设计空间的优化和利用，同时还有着更强的承载力，能够保证建筑施工的整体质量。当然，箱式设计需要投入更多的资金，因而对于承建单位的实力有着一定的要求。
2.1.2 梁式设计形式
梁式转换层的设计形式也有着较为广泛的应用，其具有设计结构简单、成本预算较低等优势，可以适用于更多的高层建筑施工场合。此外，简单的结构也有助于降低施工难度，使施工效率得到大幅提升，从而保证了高层建筑的整体进度。然而，结构简单的梁式设计也往往难以承受巨大的压力，因而在建筑上部承重力要求高的情况下，不宜采取梁式转换层。
2.1.3 桁架式设计形式
在高层建筑中，桁架转换层的主要作用是进行高层建筑功能区的连接[3]。桁架式设计形式的最大优势，在于具有整体性和完整性，可以对建筑管道进行科学合理的设计与布置，从而降低管道施工方面的施工难度和资金投入。围绕管道开展布局，还具有更强的抗震能力，因而建筑在长期使用后仍然能够保持良好的状态，后期的维护和保养难度较小。当然，桁架式设计形式比箱式或梁式的设计难度更大，进而影响了施工难度，因而对设计和施工人员的技术水平有着较高的要求。
2.2 转换层的核心设计
在高层建筑的转换层设计中，截面设计、框支柱和框支梁设计是最为核心的设计部分。
2.2.1 转换层截面设计截面设计主要有“托柱型”和“托墙型”两种模式，其中托柱型截面设计还需要对截面面积及配筋情况进行精准计算和科学设计。在截面设计过程中，主要应当对转换层横梁的截面尺寸，依据剪压比进行详细计算，从而把握好截面的承载能力，以免在施工和后续使用过程中出现脆性破坏等影响建筑质量的问题发生。具体的设计参数，主要需要考虑抗震系数、配筋率、含箍率等，如含箍率一般应当按照剪力设计值乘以放大系数1.2，并且对于主筋长度及接头也有着硬性的要求。设计时，应当尽可能地避免开洞等操作，由主筋进行上、下部的贯通衔接，并通过箍筋加以固定，必要时可以在梁中或者梁轴附近进行开洞，从而提高截面整体的抗剪系数。
2.2.2 转换层框支柱设计
框支柱的设计与具体的建筑结构及周边环境有着密切关系，应当与当地的最大地震参数以及建筑所需要承受的级别相匹配，因而框支柱的实际系数往往要视情况而定。其中，一级的轴力值系数为1.5、二级为1.25。由框支柱构建的框支层是转换层的基本要素，当高层建筑所需要的框支柱超过10根时，框支层就需要取一至两层，从而保证总受力数小于或者等于地基受力的五分之一，进而保障转换层的整体稳定性。如图1所示，转换层的框支柱必须向上部延伸，以能通则通为原则，保证框支层能够对高层建筑的受力进行有效处理。
图1 高层建筑转换层框支柱配筋构造图
2.2.3 转换层框支梁设计
框支梁的应用在转换层结构设计中主要应用梁式设计形式，其通过支梁来承受高层建筑上下部结构的压力，以及转换层内部受力，实现对建筑各方作用力进行统筹应对，从而更好地保证高层建筑的整体稳定性[4]。通常情况下，框支梁的宽度、高度和跨度是设计参数中的重点和难点，尤其是宽度与高层建筑的墙体厚度有着密不可分的联系，因而设计结构十分复杂，必须综合各方参数才能够确保框支梁发挥最大的作用。
2.3 转换层设计中的细节处理
2.3.1 空间结构设计
安排转换层空间位置时，必须根据不同建筑物科学分析其受力情况，避免因转换层位置设置不合理而影响建筑内部受力状况，继而影响整个建筑物的安全[5]。因此，高层建筑的转换层，空间结构一般要以低矮为主，过高的设计不仅会造成大量空间的浪费，而且也会对刚度造成影响。从目前高层建筑的整体设计标准来看，转换层的空间最好设计在3层以下，如果建筑功能趋向于更加多元化，需要将转换层设计到更高的位置，那么一般也不宜超过6层，否则就会严重影响高层建筑的刚度和抗震性。
2.3.2 刚度结构设计
高层建筑内部结构所承受的压力要远远大于低层建筑，因而在转换层结构设计时必须充分考虑刚度设计，通过增加剪力墙的厚度等方式，切实提升转换层的整体刚度，进而保障高层建筑整体的安全性。此外，结构设计过程中还可以采取减小洞口、增补剪力墙等方式，缩小转换层上下部刚度的差距，从而最大限度地降低转换层所承受的压力。
2.3.3 抗震结构设计
抗震系数是建筑物尤其是高层建筑必须要高度重视的因素，而转换层的压力缓解对于建筑抗震有着不可替代的作用。可以采取控制轴压比、增强框支柱强度等方式，着力提升转换层的抗震能力，从而增强高层建筑整体的抗震水平。通过对框支柱的数量和剪力进行标准化的设计，可以有效地提升转换层乃至整个高层建筑的抗震等级，从而保证建筑物的安全性和稳定性。
3.1 优化下层结构，保证结构施工安全性
在转换层的施工过程中，必须优化加固转换层的下层结构，在施工前应当做好现场勘察和检查工作，并针对设计施工的相关数据和信息进行全面分析，从而避免在施工后再修改图纸或者调整方案。高层建筑的施工建设，承载力与下层尤其是底部的结构有着密切的关联，尤其是转换层所承受的竖向力，更需要稳固、坚实的下层结构进行支撑，才能够保证上层结构得以顺利施工。高层建筑的转换层支撑体系，一般采取悬空支撑的方式，不仅可以降低施工过程中的难度和发生问题的概率，同时也可以减少对建筑构件造成的挤压、磨损等其他不利影响，有着诸多的益处。当然，悬空支撑对于施工前的设计尤其是数据计算有着极高的要求，因而不仅需要设计人员加强转换层的承载力计算，同时也需要施工人员严格按照操作规范进行施工。
3.2 合理浇筑混凝土，保证结构施工质量
在高层建筑转换层的施工中，浇筑混凝土是非常重要的环节，同时也是建筑质量的重要保障。然而，分层浇筑最大的问题在于不同楼层的浇筑可能会出现数据的偏差，同时也会对支撑体系带来巨大的压力。因此，在混凝土浇筑前必须要对部分部件进行浇筑试验，以确保结构施工的整体质量，同时还可以适当减轻支撑体系单位时间内所需要承载的压力，对于施工质量和效率都有着一定的益处。
除了浇筑试验外，合理浇筑混凝土还应当体现在二次浇筑上。在对转换层的结构进行二次叠加浇筑时，施工人员不仅简单地进行反复浇筑，而应当对一次浇筑和二次浇筑的情况进行数据收集和检验分析，判断浇筑过程中是否对转换层的工程结构质量造成影响。此外，混凝土浇筑还需要结合转换层周边的温度、湿度等，对浇筑工艺进行合理的控制，从而更好地保证施工质量。
3.3 规范安装钢筋，保证结构施工稳定性
钢筋是高层建筑的基本“骨架”，直接关系到建筑整体的稳定性，而转换层的施工也必须充分考虑钢筋安装的精准性，严格按照设计图纸进行施工，尽量减少因钢筋穿插而造成转换层开洞过多、结构混乱等问题。钢筋材料的选择应当与高层建筑的整体施工要求相适应，质量与规格必须符合建筑施工的基本标准，同时也应当适合转换层的相关要求，从而减轻后续维护的费用和难度。值得一提的是，在梁式转换形式中，由于纵向的钢筋不仅需求量大，而且每根钢筋的直径也比较大，因而需要在施工之前先对钢筋进行加长处理，并合理设计横、纵向钢筋的布局结构，从而更好地发挥钢筋的支撑作用。
除了钢筋安装外，施工人员还需要对转换层的支撑体系进行科学合理的布局，尤其是针对影响最大的竖向受力，应当通过加固柱、加厚墙等方式，不断提升受力构件的荷载力，从而更好地支撑起高层建筑的上层结构。特别是上文提及的悬空支撑体系，可以大量减少楼板、横梁等水平构件，使有限的转换层构件都能够用于应对竖向受力。
随着人们对于生活品质需求的日益增加，高层建筑的多元化功能越来越受到市场的青睐，建筑结构的复杂性也越来越高，对于高层建筑尤其是转换层的设计和施工要求也越来越多。在转换层设计与施工过程中，必须紧紧围绕高层建筑的现场实际，从结构、材料、布局等多方面进行统筹考量，最大限度地保证转换层乃至高层建筑的施工质量及安全。
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