李冬明

摘? ? 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，城市建筑在結構設計方面也出現(xiàn)了新的設計理論和技術方法。特別是大量高層建筑出現(xiàn)后，在功能轉換上對結構設計提出了新的要求。在此背景下，在建筑結構的設計中逐步發(fā)展出了梁式轉換層的設計方案，這種新的結構形式能夠更好的提高建筑功能的轉化率。因此設計人員應積極學習新的設計理念，掌握相關的設計技巧，并與建筑工程的實際情況相結合。文章將對建筑結構中的梁式轉換層這種新型結構的設計進行分析和探討。

關鍵詞：轉換層;結構設計;策略

1? 引言

帶轉換層的高層建筑，其特點是建筑物沿豎向使用空間逐漸變小，與傳統(tǒng)的建筑結構要求相違背。由于其豎向結構自上而下是逐漸減少的，所以在豎向結構轉變處，必須設置轉換結構，設置轉換結構的樓層就稱為轉換層。轉換層結構的常用形式主要有梁式轉換、桁架轉換、厚板轉換、箱型轉換以及搭接柱轉換等。

其中以梁式轉換層結構最為常見。

2? 高層建筑轉換層特點

高層建筑轉換層主要特點 ：使樓層的上部結構荷載通過轉換層重新分配并傳遞給下部結構和地基基礎 ;由于轉換層剛度大、應力集中且力的傳遞突變，因此遇到偶然荷載（水平地震作用）作用時，轉換層受到較大外力和產(chǎn)生水平位移 ;轉換層梁柱和梁上墻節(jié)點較多，節(jié)點處的鋼筋錨固、插筋與變徑較復雜。若施工

不當，會造成轉換層應力集中，產(chǎn)生裂縫、撓度超出規(guī)范要求范圍等現(xiàn)象。在一些地震多發(fā)區(qū)域，需對高層建筑的水平受力進行合理控制。整個建筑的樓層剛度、質(zhì)量不允許出現(xiàn)突變狀況，需確保其變化的均勻性。在遭遇地震作用時，避免建筑物出現(xiàn)薄弱層，對整個結構穩(wěn)定性造成不利影響。

3? 高層建筑轉換層的定義和功能

高層建筑的高度較高，其下部結構承載的壓力較大，上部結構受力較小，在高層建筑的下部，應當設置較強的承載力結構，這和建筑功能要求及常規(guī)結構設置產(chǎn)生矛盾，因此在高層建筑結構中必須有轉換結構，實現(xiàn)樓體結構的自然過渡和軸線布置合理。轉換層結構保證了高層建筑的上部豎向桿件不直接貫通落地，有效提升了下層結構的使用空間要求。通常而言，轉換層結構可以分為三種： （1）上下層不同結構類型轉換層，這種轉換層在樓體上部為剪力墻或框架剪力墻結構中應用較多，它為剪力墻結構創(chuàng)造了內(nèi)部自由空間。 （2）上下層柱網(wǎng)、軸線改變轉換層，它沒有改變轉換層的上下結構形式，但使下層的柱間距變大，常用于外框筒下層。 （3）改變結構形式和結構軸線位置的轉換層，這種結構把轉換 層的軸線錯開形成上下結構不齊的結構布置。在實際工程建設中常用的轉換層有梁式、箱式、板式、架式等多種結構形式。

4? 建筑梁式轉換層結構設計的原則

4.1? 降低豎直構件的使用數(shù)量

在建筑的梁式轉換層設計過程中，對豎直構件的使用數(shù)量有一定的要求，在施工中要避免使用過多的豎直構件，其是剛度突變的主要影響因素，所以在建筑中要避免對于豎直構件的過多使用，避免影響轉換層的存在效果。

4.2? 對轉換柱和剪力墻進行對稱設置

在開展設計工作時，要把轉換柱和剪力墻對稱放置，并且立柱的相互轉換會促使整體結構受到一定影響。通常對稱結構具備穩(wěn)固性和不容易變形的特征，這樣就應該將轉換柱和剪力墻對稱放置，這是最佳的選擇，不僅可以對建筑的穩(wěn)定性進行大大增強，還能確保防震的效果。

4.3? 提高轉換層結構的剛度

為了提高轉換層結構的剛度，就需要放棄轉換層結構層整體的剛度，這樣才可以保證轉換層結構在建筑工程中的應用質(zhì)量。結構墻對轉換層結構剛度的提高有一定的作用，但是一定要注意受壓平衡，不可以出現(xiàn)不均勻受力，這樣容易對轉換層造成損害。此外一般轉換層下部結構的承受壓力較大，需要提高轉換層下部結構的剛度，同時也要做好整體的抗壓準備，不能因為一時的利益而損害了整體的安全。整體的抗壓結構設計一定要符合國家規(guī)定的數(shù)值。

5? 梁式轉換層結構的設計與構造

梁式轉換結構是轉換結構中最常見的一種轉換形式，主要原理是利用下部的轉換大梁來支托上部結構，它的傳力途徑為墻-梁-柱 （ 墻 ），具有受力明確、傳力直接、便于分析計算等特點。

5.1? 轉換梁的設計與構造要求

框支主梁可直接承托上部剪力墻或者承托轉換次梁及次梁上的剪刀墻，框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受 梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。轉換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強措施，箍筋要加密，以增強其抗剪能力。

5.2? 轉換梁的截面設計方法

目前國內(nèi)結構設計工作普遍采用的轉換梁截面設計方法主要有：應力截面設計方法。對轉換梁進行有限元分析得到的結果是應力及其分布規(guī)律，為能直接應用轉換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規(guī)律進行截面的配筋計算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區(qū)混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。托墻形式轉換梁截面設計：當轉換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，此時轉換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。

5.3? 框支柱的設計與構造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O計時，框支柱的柱頂彎矩應乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設計值進行配筋;剪力調(diào)整—框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于10根時，當框支層為 1～2 層時，每層每根柱承受的剪力應至少取基底剪力的 2%;當框支層為 3 層及 3 層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的 3%;框支柱的數(shù)目多于10根時，當框支層為 1 ～ 2 層時，每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的 20%;當框支層為 3 層及 3 層以上時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的 30%;框支柱剪力調(diào)整后，應相應調(diào)整框支柱 的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整?？蛑е靠v向鋼筋配筋率，抗震等級一級時不小于 1.2%，二級時不小于1.0%，三級時不小于 0.9%，四級及非抗震設計時不小于 0.8%。

6? 總結

綜上所述，自改革開放以來，人們的經(jīng)濟水平、生活水平得到了非常大的提高，同時也提高了對建筑質(zhì)量、舒適度的要求。對轉換層結構進行科學、合理的設計，有利于建筑物整體性能、質(zhì)量的提高，因此，轉換層結構設計已經(jīng)成為了高層建筑設計過程中的重點問題。隨著現(xiàn)代化建設進程的不斷發(fā)展，高層建筑也逐漸朝著更復雜、結構更多樣、功能更齊全的方向進行發(fā)展，為使高層建筑在現(xiàn)代化進程中取得更好的發(fā)展，必須加強對轉換層結構設計的研究。

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