徐艷 于海波

摘 要：本文闡述了轉換層結構的作用，介紹了高層建筑梁式轉換層結構設計的特點及原則，對梁式轉換層結構設計計算要求和相關構件設計進行了探討，以供參考。

關鍵詞：高層建筑；轉換層；結構設計

1 前言

在高層建筑的結構設計中梁式轉換層經(jīng)常被用到， 其能夠?qū)崿F(xiàn)對高層建筑上部荷載的合理化配置，并可起到承上啟下的作用價值，有助于保障建筑結構內(nèi)部受力的均衡性， 預防發(fā)生建筑結構因變形亦或是應力過度集中而造成垮塌狀況的出現(xiàn)。

2 轉換層結構的作用

高層建筑不僅能夠有效緩解城市土地資源緊缺問題，還能夠提高單位土地資源的利用效率，為城市發(fā)展創(chuàng)造更良好的條件和環(huán)境。高層建筑在當代社會發(fā)展中，已經(jīng)逐漸成為城市建設中的一種標志性建筑物。而在對高層建筑進行設計的過程中，其自身與普通建筑物之間具有不同之處，特別是高層建筑當中，不同的樓層之間由于受力特點的不同，導致對建筑的整體安全性和質(zhì)量問題都可能會產(chǎn)生不同程度的影響。一般來說，在針對高層建筑進行結構設計的過程中，越往上的樓層，其受力就越小，而中間以及下部的整體樓層受力情況就相對比較大。除此之外，根據(jù)高層建筑用途以及設計的不同，每一層的受情況也會隨著實際情況的不同而產(chǎn)生變化，相互之間也存在著一定區(qū)別。所以在針對高層建筑結構進行設計的過程中，可以利用與實際情況相符合的措施來進行操作，不僅能夠提高建筑下部結構在剛度以及橫梁上的整體質(zhì)量和安全性，而且還能夠發(fā)揮出相對應的結構保護作用，將其自身結構的可靠性就行有效的提升。

通過對實踐當中的實際情況可以看出，如果樓層不斷增加，設計人員在對其進行處理時，會直接利用減少墻或者是柱的方式來進行操作，這樣能夠在某種程度上保證結構的整體安置數(shù)量。并且同時保證下部在支撐中的作用能夠被充分的發(fā)揮出來。因此，在實踐當中，針對高層建筑轉換層結構的特殊性特征，設計人員在具體的操作中，需要根據(jù)實際情況的不同，不斷的擴大下層結構的整體空間，提高整個建筑結構的合理性和承載能力。由于這種方式與常規(guī)性建筑的設計在思路上就會存在偏差，所以為了保證高層建筑結構的整體穩(wěn)定性，無論是在設計思路上還是在轉換層結構上，都能夠體現(xiàn)出高層建筑自身的特點，使其能夠符合建筑的設計以及施工質(zhì)量標準要求。

3 高層建筑梁式轉換層結構的設計原則

3.1 特點

梁式轉換層在高層建筑中應用非常廣泛，它會把建筑中上下兩層承受的荷載均衡分配，使整個樓體保持穩(wěn)定，并根據(jù)不同高層建筑內(nèi)部結構的差異，使用科學的方法設計，選擇施工技術與工藝。就像是在這一結構中，放入管道或線路，可為建筑提供新的需求，保證水電實施的安全?，F(xiàn)在，我國很多高層建筑采用的都是上部是梁式，下部是框架的設計，它需安裝轉換構件分散負荷。

3.2 原則

（1）降低需要轉換的豎向構件的使用。需要轉換的豎向構件使用的數(shù)量關系著轉換層相關轉換結構的數(shù)量，且呈正相關關系，和轉換層結構的剛度突變性能亦是呈正相關系，轉換是種手段，但是如果非必須，且為了增強建筑結構的抗震性能，還是要減少需要轉換豎向構件的使用。

（2）需要轉換的豎向構件的位置。在結構設計的方案階段，就應該充分考慮需要轉換的豎向構件的位置。盡可能設置在轉換梁的跨中，若出現(xiàn)在轉換梁的支座附近，容易對轉換梁產(chǎn)生較大的集中剪力，造成轉換梁剪扭超限難以計算通過。也對框支柱形成較大的剪切和彎曲，造成框支柱出現(xiàn)比較大的內(nèi)力并引起超筋。

（3）增強轉換層下部主體的結構剛度。增強轉換層結構下部主體的結構剛度，弱化轉換層上部結構的側向剛度，使轉換層上下的主體結構的側向剛度盡量接近、平滑過渡。增強轉換層結構下部主體的結構剛度，一般以增強混凝土的強度等級、增加轉換層下部主體結構截面尺寸、增加剪力墻等方式來實現(xiàn)，使結構主體具有良好的抗震、延性和剛度等性能。

4 建筑梁式轉換層結構設計計算要求

4.1 整體結構分析計算

在計算高層建筑梁式轉換層結構前，首先要對整體結構進行分析計算。《高規(guī)》中要求，帶轉換層結構， 抗 震設計時應采用至少兩個不同力學模型 的結構分析軟件進行整體計算。但在計算時候，對不同的轉換層結構又有很多布同的設計計算細節(jié)需要注意。

4.2 轉換層大梁的設計

梁式轉換層大梁作為抗震的重要構件，它需要承載來自柱或剪力墻的荷載；對其受力分析為最關鍵。轉換層大梁根據(jù)上部被轉換構件的情況，大致可以分為以下三類：第一類：被轉換的剪力墻（包括局部開洞的剪力墻）沿梁長方向全跨布置的轉換梁；第二類：被轉換剪力墻沿梁長方向部分布置的轉換梁，剪力墻可能布置在支座處，也可能布置在跨中，剪力墻相對梁跨可能較長，也可能較短；第三類：被轉換構件為柱的轉換梁。三類轉換的區(qū)別，在于與上部墻柱構件是否可以考慮共同作用以及怎樣考慮共同作用。解決了這個受力分析，才是正確解決轉換層梁計算與構造的方法的關鍵。

4.3 分析轉換層

在完成建筑的整體結構計算后，還要使用有限元對轉換層進行平面計算，并且補充計算局部的應力。對于轉換層上下層的剛度比，對于它作為薄弱層的地震剪力放大等要求，要一一在整體計算和單獨分析中都要明確。進行局部分析時，注意實際采用符合實際情況的正確計算模型?？蛑Ъ袅Φ挠嬎爿^為復雜，計算時宜在上部剪力墻肢與下部轉換柱之間均設轉換梁，墻肢與轉換梁相連結；不要只通過拐角剛域連接上層墻肢與底層柱，結構布置時最好上部墻體、轉換梁、下層柱分別成一體系，這樣傳力明確，不易形成扭轉。

5 高層建筑梁式轉換層相關構件設計

5.1 轉換柱

在設計梁式轉換層結構的的過程中，為了使結構具有很好的延性，建筑結構的抗震性能得到保障，需要按各級抗震要求控制好轉換柱的軸壓比。箍筋沿柱全高加密，并且采用復合箍筋，框支柱應有部分縱筋伸至框支梁以上的墻體內(nèi)，延伸長度等于層高，用于加強上下層的可靠連接?？拐鹪O計時，轉換柱加密區(qū)的配箍特征值應比普通框架柱要求的數(shù)值增加0.02，且柱箍筋體積配箍率不應小于1.5%。

5.2 樓板

規(guī)范規(guī)定，部分框支剪力墻結構中，框支轉換層樓板厚度不宜小于180mm，應雙層雙向配筋，且每層每方向的配筋率不宜小于0.25%，樓板中鋼筋應錨固在邊梁或墻體內(nèi)；落地剪力墻和筒體外圍的樓板不宜開洞。樓板邊緣和較大洞口周邊應設置邊梁，其寬度不宜小于板厚的2 倍，全截面縱向鋼筋配筋率不應小于1.0%。與轉換層相鄰樓層的樓板也應適當加強。這樣規(guī)定，是因為樓板作為建筑轉換層的主要構件，區(qū)別于其他普通樓板，一般情況下，轉換層下部結構的剪力比較集中，所以要加強樓板的厚度及其他構造要求，這樣才能分散剪力，減輕負擔。

5.3 轉換梁

轉換梁承載了其上部結構的主要荷載，因此在設計轉換梁時，一定合理控制截面高度，一般情況下，轉換梁截面高度不宜小于計算的1/8，有條件可以做得更高；托柱轉換梁截面寬度不應小于其上部所托柱在梁寬方向的截面寬度，且轉換梁寬度不宜大于轉換柱相應方向的寬度，且不宜小于其上墻體厚度的2倍和400mm 的較大值。嚴格按規(guī)范控制配筋要求及錨固等其他構造要求。

6 結束語

總而言之，在進行高層建筑梁式轉換層結構設計時，常會受到多方面因素的影響，為確保最終的設計結果能夠盡可能地接近于真實情況，就必須要開展全方位的分析與探討，采取針對性的設計工具與方法，做好細節(jié)控制，提升施工參數(shù)計算的精確性，保證高層建筑能夠達到較高的施工質(zhì)量水平。

參考文獻：

[1] 柯松.高層建筑梁式轉換層結構設計原理及其應用研究[J].低碳世界，2016（6）：128～129.

[2] 鄧宇文.帶梁式轉換層的高層建筑結構設計淺談[J].建材與裝飾，2015（42）：74～75.

[3] 崔賢德.探討高層建筑梁式轉換層結構設計要點[J].建材與裝飾，2014（9）：17～18.