随着经济的发展、建筑用地越来越少，建筑高度越来越高，也导致组合型建筑形态的出现。往往遇到上下两层的平面使用功能不同，对开间、柱距等提出了不同的要求，也导致上下两层需要采用不同的结构类型，无法统一。

例如目前的高层建筑多为低层商用,上部住宿的多功能要求,低层商用要求的大空间与上部住宿要求的多墙多柱的小空间之间出现了矛盾，为了解决这一问题建筑中往往需要采用一定的结构形式进行转换处理,即加设转换层。

转换层的一大特点就是竖向受力构件在转换层的位置不连续，即上下不对齐，结构上属于不利的情况。

越来越多的项目会遇到转换层的建设，今天就来谈一谈转换层的原理及带来的成本增量

 

目 录

 

01 什么是转换层

02 转换层设计要点

03 转换层成本增量

 

01

什么是转换层

 

1. 什么是转换层

 

在开展高层建筑的结构设计工作时，为了能够满足居民对于房屋住所的不同需求，往往需要为建筑项目预留更大的内部空间，同时还要对建筑工程的网柱进行扩大，尽可能降低墙体的数量。

 

但是，对于高层建筑工程而言，其在上层结构中需要开设相对较小的空间。为达到这一目的，就需要设计多层墙体。

 

在进行整个建筑的结构设计工作时，由于建筑内部的竖向杆件不能上下贯通，因而不能满足建筑结构设计的整体效果与功能方面的需求。这一过程中，通过转换层结构的应用能够有效解决上述问题，进而可以满足建筑项目在功能方面的各种需求，通常将这一高层建筑结构称之为转换层结构。

 

2. 转换层的分类

 

转换层通常有六类

 

2.1 梁式转换

 

框支梁：当上部剪力墙为实体墙或跨中小洞口整体墙时，此时的转换梁称为框支梁，框支梁属于转换梁，但此时梁既有弯曲又有轴心拉力，是偏心受拉构件。

 

转换梁：转换梁包括多种类型，可以是普通梁、深梁、框扁梁、型钢梁、预应力混凝土梁等。

 

2.2 桁架转换

桁架转换的主要类型有空腹桁架、斜腹杆桁架、混合桁架、叠层转换桁架。

 

2.3 厚板转换

当转换层上下竖向构件错位范围较大、很多处对不齐时，可采用厚板转换。

 

2.4 箱形转换

箱形转换是利用实腹肋梁和上下层楼板，形成刚度很大的箱形空间结构。

 

2.5 搭接柱转换

 

2.6 斜柱转换

斜柱转换的主要形式为斜柱、人字柱、合柱或平面三角形转换、空间角锥形转换。

 

02

转换层设计要点

 

1. 转换层设计原则

 

1.1 尽量减少转换层的设置，转换层结构应传力直接，避免多级转换

布置转换层上下主题竖向结构时，注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通，尤其框架-核心筒中核心筒应上下贯通。同时注意传力要明确、直接，避免多级转换。

1.2 强化下部，弱化上部

强化转换层下部结构侧向刚度，弱化上部刚度，使转换层上下刚度尽量接近，平滑过渡。

1.3 计算分析全面细致

必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分采用复合实际受力状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析。必要时可采用有限元分析方法对转换结构进行补充计算。

1.4 选择合理的转换结构构件。在高层建筑结构的底部，当上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，应设置结构转换层，在结构转换层布置转换结构构件。转换结构构件可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等。不应采用传力复杂、抗震不利的平厚板转换。

1.5 结构平面形状应尽量简单、规则、对称，水平荷载的合力作用中心与结构刚度中心应尽量重合，以减少结构扭转的不利影响。

1.6 应使尽可能多的上部竖向构件能向下落地连续贯通，核心筒应上下连续贯通。

1.7 应尽量强化转换层下部结构刚度，弱化转换层上部结构刚度，使上下主体结构侧向刚度尽量接近，平滑过渡。应尽量提高转换层下部结构构件的抗震承载能力和延性，还应保证转换层上部1~2层不落地剪力墙承载能力和延性，避免不落地剪力墙根部的破坏。

1.8 9度抗震设计时不应采用带转换层的结构

1.9 转换层结构的设置楼层应尽量降低。底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结构在地面以上的大空间层数，8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时其层数可适当增加；底部带转换层的框架-核心筒结构和外筒为密柱框架的筒中筒结构，其转换层位置可适当提高。

1.10 与转换层相邻楼层的楼板应适当加强。

1.11 转换层结构的计算、截面设计及构造措施等还应满足框架结构、框架一剪力墙结构等的有关规定

2. 转换层结构布置

2.1 底部带转换层的高层建筑结构的布置应符合以下要求：

① 落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚；

② 转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合下面规定；底部大空间为1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比y表示转换层上、下层结构刚度的变化，Y宜接近1，非抗震设计时y（上下层结构等效刚度比）不应大于3，抗震设计时y不应大于2。底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比ye宜接近1，非抗震设计时ve不应大于2，抗震设计时ve不应大于1.3。当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上层楼层侧向刚度的60%。

③ 框支层周围楼板不应错层布置；

④ 落地剪力墙底层洞口宜设在墙体中部；转换梁上1层不落地剪力墙内不宜设边门洞，不宜在中柱上方设门洞：剪力墙洞口宜上下对齐，以形成明确的墙肢，当不能避免小墙肢时，其截面高度不得小于3倍墙肢厚度。

⑤ 长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距I宜符合以下规定：非抗震设计：ls3B且Is36m；抗震设计：底部为1~2层框支层时：ls2B且ls24m底部为3层及3层以上框支层时：ls1.5B且Is20m其中B一一楼盖宽度。

⑥ 落地剪力墙与相邻框支柱的距离，1~2层框支层时不宜大于12m，3层及3层以上框支层时不宜大于10m。

2.2 转换层楼板不应在大空间范围内开大洞口。楼、电梯闷处宜将其周边落地剪力墙围成筒体。

2.3 转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。

2.4 框支梁截面中心线宜与框支柱截面中心线重合，框支梁截面中心线宜与转换层上部不落地剪力墙截面中心线重合。

3. 转换层主要构件材料选择

3.1 砼

转换层楼面应采用现浇楼板，其混凝土强度等级不应低于C30.框支梁、框支柱、箱形转换结构的混凝土强度等级均不应低于C30.落地剪力墙在转换层以下的墙体不应低于C30

3.2 钢筋

① 竖向构件纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB235或HRB335,水平分布钢筋采用HRB335

② 梁：对于框支梁或跨度较大内力较大的梁，纵筋采用HRB400,箍筋采用HPB235或HRB335;对于非框支梁，梁跨度较小内力较小时，纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB235.应进行综合比较后确定梁钢筋级别。

③ 板：纵筋采用HRB335

4. 转换层结构构件截面尺寸构造要求

4.1 框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不宜小于400mm;当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。梁截面高度，抗震设计时不应小于计算跨度的1/6，非抗震设计时不应小于计算跨度的1/8;当梁高受限时可采用加腋梁。

4.2 框支梁截面组合的最大剪力设计值应符合下列要求：

无地震作用组合时V≤0.20βCfcbh0

有地震作用组合时V≤(1/YRE)(0.15βCfcbh0)

4.3 框支梁不宜开洞。若需开洞时，洞口位置宜远离框支柱边，上、下弦杆及开洞部位应加强，被洞口削弱的截面应进行承载力计算。

4.4 当框支梁上部的墙体开有门洞，洞口靠近框支梁端部且梁的受剪承载力不满足要求时，可采取框支梁加腋或增大框支墙洞口连梁刚度等措施。

4.5 当采用C60以上高强砼，柱剪跨比小于2时轴压比限值应比上表适当从严。当采用沿柱全高加密井字复合箍、设芯柱等加强措施时，轴压比限值可比上表适当放宽。

4.6 框支柱截面的组合最大剪力设计值应符合下列要求：

无地震作用组合时V≤0.20βCfcbh0

有地震作用组合时V≤（1／YRE）（0.15βCfcbh0)

4.7 框支柱截面宽度，非抗震设计时不宜小于400mm，抗震设计时不应小于450mm；柱截面高度，非抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1／15，抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1／12。

4.8 当框支梁上部的墙体开有边门洞时，别边墙体宜设置翼缘墙，端柱或加厚，并应按约束边缘构件的要求进行配筋设计。

4.9 转换层楼板厚度不直小于180mm，与转换层相邻楼层的楼板应适当加强。

4.10 落地剪力墙和简体外周围的楼板不食开洞。楼板边缘和较大洞口周边应设置边梁，其宽度不宜小于板厚的2倍。与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。

 

03

转换层成本增量

 

结构转换层是承接上下不同结构形态的空间，有点类似于杂技中负重演员的角色，大家知道一般来说负重演员的体量要比普通人大，同样的，转换层在结构含量上也是要明显高于上下功能楼层的，而成本的增量也主要体现在结构含量上

 

由于转换层的类型很多，且各项目规模、结构形式、所在地抗震烈度、各地验收要求均有所不同，所以很难给出一个非常准确的成本增量

 

但是如果仅仅是做成本测算，可以按照钢筋含量为标准层2.5倍，混凝土含量为标准层1.5倍计算，这也仅仅是笔者多年来的一个经验值，仅作为成本测算使用