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摘要：转换层的设计与应用是为了提高空间利用率，为建筑提供更大的出入口，在高层建筑中设计更大的空间，满足人们多样化的需求。转换层的设计基于两个功能要求不同的空间。目前，大多数高层建筑结构，低层（1~3层）为商业，高层（4层以上）为住宅。其中，商业需要较大的空间，这与住宅设计不同。转换层的使用能满足设计需要。
关键词：带结构转换层；高层建筑；结构设计
1 转换层设计功能
1.1 宽敞
低矮地段的宽敞需求和高位置地段的住宅设计难以跟上机械原理。基于此类建筑多样化的设计要求，应采用转换层的设计理念，以保证高层建筑的稳定性和安全性。过渡层设计的概念是设计两个建筑区域之间的过渡层。过渡层采用剪力墙设计，实现两区建筑物的合理布置，保证建筑物整体功能不受影响。具体应用：将住宅区的剪力墙改为商业区的建筑框架，实现整个建筑的统一与和谐，保证商业区的宽敞。
1.2 稳定
转换层的设计理念实现了对两个区域建筑空间内部结构的适当调整，保证了两个建筑空间的基本结构保持一致，调整了柱网和轴线，增加了商业区域结构中相邻柱之间的距离，并将建筑结构调整为大柱网，以满足商业区的宽敞性，保证建筑的整体稳定性和安全性。
2 转换层的种类
2.1 梁式
梁式转换层主要应用于较大空间需求的框支剪力墙结构，此种转换层是将剪力墙的承载力分散在框支梁上，由框支梁作为主要承载支柱。梁式设计应用较为广泛，其设计原理为“柱-转换梁-墙”。此种设计实现了柱与墙之间的连接，具有承载力分散的特征，有效提升建筑整体的安全性能。在实际施工中，转换梁的设计有多种表现形式，每种设计形式都具有独特的应用功能，应结合实际施工需求作出具体选择。
2.2 箱式
箱式转换层的设计原则是多种托梁方法的结合，将两个区域的楼板有效地连接起来，使之协同工作。组合方式有双向和单向两种，可根据具体情况选择。箱式转换层刚度大，有利于维护高层建筑的整体安全，实现承载力在商业区与住宅区之间的转换效果。
2.3 板式
当商业区和住宅区两个建筑截面出现错位问题，无法使用梁支座时，选择厚板作为转换层。板的厚度应参考柱网的实际尺寸和住宅截面的实际承载力。在厚板梁转换层组合设计中，采用三维空间模型对整个建筑进行应力分析，或采用有限元软件进行应力分析。简单厚板设计采用简单分析的方法，厚板设计比较复杂，应用有限元软件进行分析。具体用途应根据高层建筑的实际情况而定。
2.4 桁架式
如果高层建筑的1-3层为商业区，对空间的需求量大而明亮，而高层建筑的4-20层为住宅区，对空间的需求量相对密集，需要铺设多条管线。桁架转换层可以满足这种建筑结构的需要。住宅区与商业区的柱墙连接是桁架的设计原则。同时，各种管材可在桁架间自由设计，满足多种建筑结构的设计要求。
桁架设计有两种形式：空桁架和实桁架。刚性桁架在市场上应用广泛。当高层建筑材料为混凝土时，刚架设计是主要方法，具有良好的实用效果。在实际转换桁架中，应严格遵循设计原则，加强节点和斜腹杆的稳定性，确保转换桁架顺利完成运行。
3 转换层设计重点
3.1 框支柱
在转换层结构中，框架柱作为一个重要的构件，必须保证其安全性。柱端的弯矩和剪力分别与它们的最大系数相乘，从而由每个楼板框架支柱F1实际承受的总剪力和建筑物基础F2的总剪力轴承，它们之间的关系是F1＝30% F2。在实际计算中，假定楼板的刚度处于无限状态，则水平剪力的实际刚度是通过竖向构件的分布来计算的。
当建筑物底部剪力墙刚度大于框架柱的实际承载力时，这种设计会使框架柱的剪力受到严重影响。另外，还可以加强商业区与住宅区之间的连接状态，使框架柱的纵向钢筋深入住宅区墙体，从而加强设计的稳定性。
3.2 楼板设计
转换层可以有效地将框支剪力墙分为两个截面，两个截面具有不同的受力性能。住宅区的实际承载力是从外面来的，每个剪力墙的刚度是均匀分配的。在低层商业区，框架支撑的实际刚度与楼板剪力墙的实际刚度不同。在这种情况下，水平方向的剪力应转移到剪力墙位置。转换层的作用是科学地调整和重新划分两个区域的实际剪力。当地板被传力时，它会承受很大的压力。如果发生严重变形，将影响楼板的使用功能。因此，应保证楼板具有较强的抗弯刚度，以满足工程的承载要求。应特别注意转换层楼板所用的材料。这种材料与其刚度特性直接相关。故选用C35混凝土，厚度200mm，配筋率约0.3%。在实际设计中，应适当提高楼板的刚度，以保证高效完成剪力分配任务。
3.3 剪力墙设计
1）关注落地剪力墙实际承载力，尤其是地震倾覆力矩应不小于力矩总和的1/2，以保障高层建筑具有较强的抗震能力，减少地震带来的损失。
2）落地剪力墙的间距设计应综合考量多种因素，具体表现为2种情况：排除地震可能，其间距应小于3B、35cm；考虑地震因素时，其间距应小于2B、20m。其中，B表示剪力墙的设计宽度。
3）剪力墙的结构设计应符合相关规范要求，其洞口位置应设计在墙体中间。
4 注意事项
高层建筑结构设计复杂，施工技术难度大。高层建筑若采用转换层的设计理念，施工难度较大。我国转换层设计施工技术尚处于发展阶段，缺乏成熟的应用模式，实践经验不足，在实际应用中容易出现问题。因此，要逐步加强对问题的收集和分析，促进设计的应用和发展，结合施工实际，注意容易出现问题的技术要点。
4.1 稳定性
在转换层的设计中，应仔细分析高层建筑的整体结构。严禁设计转换层商业区的柔性结构，不利于高层建筑实际承载力的长期支撑，容易因支撑不足造成高层建筑倒塌。商业区的整体结构应设计为刚性结构，以确保其承载力满足施工要求。结合转换层的构件作用，缓解商业区的受力问题，提高高层建筑的整体稳定性，保证建筑的安全性能。
4.2 刚度
在转换层的设计中，住宅区和商业区的抗侧刚度应保持一致，以便调整转换层的刚度系数。刚度系数是保证高层建筑整体安全的关键。充分发挥转换层的功能价值，利用其刚度调整功能，实现两区承载力的合理分配，降低商业区建筑的实际承载力，提高高层建筑的整体性能，确保高层建筑处于良好的运行状态。对于刚度问题，两个区域的刚度不必完全相同，允许微误差尽可能相似。
4.3 高度
由于剪力墙底部转换层刚度与高度之间存在相互转换关系，在转换层施工过程中，应注意建筑物的刚度要求，在满足其刚度要求的基础上，科学调整转换层高度，以保证整个建筑的稳定性。转换层的高度是转换层作用的实际位置，是转换层设计的关键。转换层高度的准确设计有利于充分发挥转换层的功能，提高高层建筑的安全性。
5 结语
转换层在工程中应用广泛，主要应用于高层建筑中，具有广阔的应用前景。将此设计应用于高层建筑中，科学的分配受剪状态，可以有效的规避高层建筑结构的安全风险。通过对四种转换层的设计和概念的分析，以及对剪力墙、楼板等重要施工部位的研究，发现转换层的设计和应用有很大的发展空间，加强研究，确保高层建筑的整体安全。
参考文献：
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