一．超限設計——六層高位設計相關概念
隨著時代的發展，使現代的城市建筑向著高層發展，高層建筑也向多功能和綜合用途發展，在同一豎直線上，頂部樓層布置住宅、旅館，中部樓層作辦公用房，下部樓層作商店、餐館和文化娛樂設施。不同用途的樓層，需要大小不同的開間，采用不同的結構形式。建筑要求上部小開間的軸線布置、較多的墻體，中部辦公用房要小的和中等大小的室內空間，下部公用部分，則希望有盡可能大的自由靈活空間，柱網要大，墻盡量少。這種要求與結構的合理、自然布置正好相反，因為結構下部樓層受力很大，即正常應當下部剛度大、墻多、柱網密，到上部逐漸減少。為了滿足建筑功能的要求，結構必須以與常規方式相反進行布置，上部小空間，布置剛度大的剪力墻，下部大空間，布置剛度小的框架柱。為此，必須在結構轉換的樓層設置轉換層，稱結構轉換層。因此當代的建筑就涉及到一個超限高位轉換設計的問題。
所謂超限高層建筑，我國住房和城鄉建設部下的定義是：“超限高層建筑工程是指超出國家現行規范、規程所規定的適用高度和適用結構類型的建筑工程，體型特別不規則的建筑工程，以及有關規范規程規定應進行抗震專項審查的高層建筑”。而在六層設置轉換層則是屬于超限高位轉換設計了。從建筑結構的合理性分析，任何一項“超限高位轉換建筑”都不可能列入優秀工程的范圍。
二．提高超限設計高位轉換安全性的措施
因而，高位轉換工程要注意很多工程與結構問題。在六層的高位轉換中框支剪力墻結構在轉換層以下，支撐框架與落地剪力墻并存，形成了“支撐框架—剪力墻”體系。此中，支撐框架是一個薄弱環節。這種結構體系，在六層高位轉換時，由于在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發生突變，易形成薄弱層，對抗震不利。同時，支撐框架柱要直接承擔上部傳來的重力荷載，直接承擔其上剪力墻由于傾覆力矩產生的軸力，要直接承擔不可能依靠樓板全部間接傳力給落地剪力墻而有一部分直接傳來的地震水平剪力。這樣使得轉換層以下支撐框架柱的內力合理的安全的限度。對此采取以下措施：
　　在塔樓范圍內六層以下框支部分采用鋼骨混凝土柱，鋼筋混凝土梁混合結構。作為解決高位轉換和高度超限的一項重要措施。
　　在塔樓高振型的影響下，承受較大反復作用下的縱向拉壓力及橫向剪力，受力十分復雜。同時，由于建筑使用功能的要求，在裙樓中部開設大洞以便設置電梯，對樓板削弱較大。針對這一不利因素，在設計中采用了加強開大洞處樓板四周梁的斷面及配筋，加大樓板厚度，增設斜筋的措施。
由于上部住宅為蝶形平面，在轉換層個別部位出現了二次轉換梁。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）第10.2.10條的規定：轉換層上部的豎向抗側力構件（墻、柱）宜直接落在轉換層的主結構上。當結構豎向布置復雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉換次梁及其上剪力墻時，應進行應力分析，按應力校核配筋，并加強配筋構造措施。B級高度框支剪力墻高層建筑的結構轉換層，不宜采用框支主、次梁方案。針對這一不利因素，應當采取了加強框支主梁的配筋構造措施，并在框支主梁的下部配筋區設置鋼梁的措施。
　　在住宅部分開設角窗，削弱了剪力墻結構體系的整體性，對其抗震性能帶來了不利影響，改變了剪力墻與框支梁之間的傳力方式。針對這一不利因素，應當從受力計算和構造措施兩方面予以加強處理。
三．超限高位轉換建筑設計的內容以及注意事項
（一）對于六層超限高位轉換建筑結構設計中應包含以下主要內容：
　　抗震計算分析報告中應包含以下內容： 高位轉換結構自振特性的計算結果，分析和評價其中扭轉振型的影響；高位轉換結構總變形大小和沿高度的分布情況；結構最大層間位移及其沿高度的分布，分析有無變形突變層；結構地震作用力及剪力沿高度的分布，分析有無突變層；各主軸方向地震剪力與總重力荷載代表值的比值；超限部位的內力和變形分析；高度和高寬比超限時的穩定和抗傾覆驗算、外圍構件軸壓比控制及樁身抗拔驗算；對于豎向結構布置有突變的情況，要給出結構抗側剛度沿高度的分布。
　　抗震措施中應闡述超限高位轉換設計可行的理由及應對措施，應包括：減少扭轉效應的措施，例如調整結構抗側力構件的布置、加強外圍構件的剛度和強度等；針對各項超限情況的抗震措施。對每一項超限，都要有相應的結構措施來保證其受力合理和結構抗震安全，并能在計算模型中予以考慮。
（二）此外，對于高位轉換建筑還應該注意：
    框支柱是框支結構的薄弱環節，低位轉換時框支柱是剪切失效，而高位轉
換時是彎曲失效。設計時應嚴格控制框支柱軸壓比，加強框支柱上下端的抗彎和
抗剪承載力。當結構為低位轉換時，應注重提高框支柱的抗剪承載力；高位轉換
時，應注重提高框支柱的抗彎承載力。
對于框支剪力墻結構，加強框支層剛度十分重要，設計時應嚴格控制結構
的上下剛度比。
規范規定低位轉換應控制結構的剪切剛度比，高位轉換應控制結構的等效
側向剛度比是合理的必要的。
影響框支剪力墻結構抗震性能的主要因素有結構剛度（層間變形），轉換
層上下剛度比，轉換層設置高度，后兩者引起轉換層附近位移、內力突變。
結合結構轉換層上、下剛度比及結構剛度（層間變形）確定轉換層合理設
置高度更為合理。
四，中國超限高位轉換設計的現狀
改革開放以來，中國城市建設的規模是空前的，也涌現了一批“超限高位轉換建筑”，已建成的全國最高“超限建筑”有：上海環球金融中心（高度492米）；上海金茂大廈（高度420.5米）；深圳地王大廈（總高度383.95米，實高324.8米）；廣州中信大廈（高度391米）。這些“超限建筑”的共同特點是高度超限，高位轉換，但也有一些高樓的造型難覓特色。
目前高層建筑轉換層結構的實際工程的應用雖然較多，但對其性能的研究還不夠完善。對于下部數層大開間，上部為小開間，中間帶有轉換層的高層建筑僅有理論分析和工程實踐的經驗總結，沒有系統的進行過試驗研究，尤其是對于轉換層位置設置在三層以上的高位轉換層，相關的研究和分析更加貧乏。另外，由于設置了轉換層沿建筑物高度方向結構剛度的均勻性會受到很大的破壞，力的傳遞途徑有很大的改變，這就決定了轉換層結構不能以通常結構來進行分析和設計。對轉換層結構的動力特性和抗震性能，目前也沒有明確的方法。
五．總論
總之，雖然超限高位轉換建筑在理論界存在著不同的甚至相異的觀點，但是從節約土地和節約能源角度來看，超高層高位轉換建筑無疑具有一定的優勢。因此，在土地資源貧乏，人口眾多的中國，特別是在人口密度高的大城市中，適當建造一些超高層居住建筑是必要的，也是一種勢不可擋的發展趨勢。問題是如何實現經濟效益、社會效益和環境效益的統一。這些都是我們設計工作者在進行超限高位轉換建筑設計者所要精心考慮的。
參考文獻：
[1] 中國建筑科學院研究院.高層建筑混凝土結構技術規程(C).中國建筑工業出版社.2002年.
[2] 中國建筑科學研究院.建筑抗震設計規范(C).中國建筑工業出版社.2001年.
[3] 趙西安.現代高層建筑結構設計（M）.上冊.科學出版社.2000年.
[4] 方鄂華.高層建筑鋼筋混凝土結構概念設計(C).機械工業出版社，2004年.