鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 新鄭 451100

1 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)原則

預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層作為梁式轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換類型之一，其具有自重輕、成本低的優(yōu)勢(shì)；但隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用已經(jīng)不能滿足建筑技術(shù)的發(fā)展需要，也不能夠滿足較大承載力的需要。在此發(fā)展背景下，鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層這一種類型應(yīng)運(yùn)而生，這種類型不僅可以滿足建筑技術(shù)的發(fā)展需要，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展而且還能夠滿足較大承載力的需要，具有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前途。鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層的剛度也更高，且可塑性、耐久性及抗震性均優(yōu)于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，因此未來應(yīng)用前景十分廣闊。高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)需要遵循以下幾個(gè)原則：

首先，減少轉(zhuǎn)換。在建筑施工過程中應(yīng)該保持豎向主體結(jié)構(gòu)的持續(xù)性，保證混凝土轉(zhuǎn)換層始終保持上下數(shù)值的結(jié)構(gòu)，減少施工過程中的轉(zhuǎn)換次數(shù)。其次，優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)［1］。高層建筑的抗震性能是保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要因素，高層建筑更要重點(diǎn)關(guān)注其抗震的能力，要從各個(gè)層次加以關(guān)注，保證建筑結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)定性，利用扁梁、支柱等結(jié)構(gòu)工具進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的建造，使之更符合抗震設(shè)計(jì)的要求，當(dāng)然，這類結(jié)構(gòu)也容易存在柱剪力過大的問題，因此要提高結(jié)構(gòu)在重力荷載條件下的強(qiáng)度與剛度標(biāo)準(zhǔn)。再次，直接傳力。上文中提到高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要遵循一個(gè)重要原則就是減少轉(zhuǎn)換，尤其是上下主體為豎向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因?yàn)殚g接付力或多級(jí)轉(zhuǎn)換會(huì)影響到抗震后板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，直接傳力設(shè)計(jì)可以減少復(fù)雜的多級(jí)轉(zhuǎn)換，避免水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)應(yīng)用間接傳力，保證其傳力的穩(wěn)定性。最后，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的剛度、強(qiáng)度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心要素，要保證結(jié)構(gòu)之間的設(shè)計(jì)合理，能夠受力均勻。

2 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程實(shí)例

本文案例中所用的建筑結(jié)構(gòu)是一座擁有三十二層的地上樓層和擁有二層的地下樓層的建筑物。四層以上的樓層采用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)換層的高度大概在8m 左右，轉(zhuǎn)換區(qū)域865m2；抗震級(jí)別三級(jí)，采用24 根矩形分布支柱的形式，核心筒額面積大概在55m2左右。轉(zhuǎn)換層的主要作用是承托上部的豎向構(gòu)件，因此無論是質(zhì)量、剛度還是框支柱尺寸，均要大于普通樓層；轉(zhuǎn)換層是結(jié)構(gòu)傳力途徑發(fā)生改變的部位，轉(zhuǎn)換梁及其相鄰構(gòu)件承受的應(yīng)力復(fù)雜且集中，且樓板還要承受巨大的剪力作用，因此對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)樓板強(qiáng)度及剛度的要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通樓板。

2.1 框支柱設(shè)計(jì)

框支柱軸壓比決定了其截面尺寸，在非抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中框支柱截面寬度至少在400mm以上，截面高度設(shè)計(jì)則高于支梁跨度的1/12；而在抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下框支柱截面寬度至少在450mm以上，本工程中框支柱截面積為600mm×600mm。還要合理確定框支柱減壓比，以保證框支柱的高延性，避免脆性受損的問題，在無地震組合情況下，框支柱減壓比可用下式計(jì)算：

在有地震組合條件下，框支柱減壓比采用下式計(jì)算：

式中:bf—框支層樓板檢驗(yàn)計(jì)算截面寬度；γRE—承載力抗震調(diào)整系數(shù)，本工程中取0.85；bc—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)。

2.2 框支梁設(shè)計(jì)

一般情況下框支梁截面寬度≮400mm 且至少是上部剪力墻厚度的2 倍，非抗震設(shè)計(jì)條件下，框支梁截面高度至少是計(jì)算跨度的1/8 以上，在抗震設(shè)計(jì)條件下框支梁截面高度至少是計(jì)算跨度的1/6 以上。由于框支梁為偏心受拉構(gòu)件，因此其承載力計(jì)算要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，并合理計(jì)算裂縫及撓度。框支梁設(shè)計(jì)中，控制剪壓比是有效控制結(jié)構(gòu)內(nèi)心變形的重要措施，合理剪壓比可以保證構(gòu)件的延性，減少構(gòu)件在塑性階段發(fā)生脆性受損的問題。本工程中，框支剪力墻內(nèi)的框支梁與上部剪力墻在某些情況下需要同步發(fā)揮作用，其受力性能及破壞特性與倒放的T 形深梁比較接近，在深梁受拉翼緣處框支梁內(nèi)部有巨大拉應(yīng)力，這種情況下要根據(jù)倒放T 形深梁的截面積計(jì)算方法計(jì)算框支梁截面尺寸。

2.3 轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計(jì)

樓板內(nèi)部的剪力作用非常大，在這種剪力作用下樓板可能會(huì)出現(xiàn)形變，因此轉(zhuǎn)換層樓板的剛度與強(qiáng)度設(shè)計(jì)十分重要。一般情況下，轉(zhuǎn)換層樓板的最小截面高度≧180mm 以上，每個(gè)方向的配筋率≧0.25%，轉(zhuǎn)換層樓板的配筋要錨固于邊梁中或樓板附近的墻體內(nèi)。注意轉(zhuǎn)換層樓板設(shè)計(jì)不得采用錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，以保證樓板的完整性，且樓板連接筒體及落地剪力墻時(shí)不得開洞。連接樓板的筒體、落地剪力墻梁體寬度至少是樓板整體厚度的2 倍，梁內(nèi)部縱向配筋比至少1%，并采用機(jī)械連接或焊接的方式，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，采用下式計(jì)算長(zhǎng)矩形平面建筑框支層樓板截面剪力值：

式中：bf為框支層樓板檢驗(yàn)計(jì)算截面寬度；

tf為框支層樓板檢驗(yàn)計(jì)算截面厚度；

As為穿透落地剪力墻框支支樓蓋截鋼筋截面積；

γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，式子中的數(shù)值為0.85；

βc為混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)。

轉(zhuǎn)換層樓板處不僅會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)內(nèi)力傳導(dǎo)，而且會(huì)與臨近的樓板產(chǎn)生內(nèi)力交互，所以轉(zhuǎn)換層臨近的樓板數(shù)也要增加。

2.4 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層施工設(shè)計(jì)

高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的施工要求和施工設(shè)計(jì)要滿足建筑施工整體的要求，具體的主要包括兩個(gè)方面。一方面，轉(zhuǎn)換層的施工設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)支撐的設(shè)計(jì)。建筑施工過程中逐漸搭建層級(jí)較高的建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)于后期的承載力結(jié)構(gòu)要求逐漸提高，因此，轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)一定要做好支撐結(jié)構(gòu)和承載力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。要設(shè)計(jì)質(zhì)量良好的支撐模板，選擇合適的材料作為支撐模板，確定模板結(jié)構(gòu)，測(cè)量部分之間的間距。實(shí)際施工過程中，要建立穩(wěn)固的支撐體系，可以選擇48mm×3.5mm 的鋼管腳手架，并確定步高、立桿間距等指標(biāo)，將底模板的支撐作用充分發(fā)揮出來。為保證施工過程中模板支撐體系的穩(wěn)定性，還可以將主楞骨以及其他結(jié)構(gòu)作為支撐點(diǎn)和關(guān)鍵部分。對(duì)于整個(gè)施工過程中，由于模板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及散熱情況不穩(wěn)定，可能會(huì)影響到整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，因此要做好模板支撐體系的保溫保濕工作，以減緩其散熱速度，減少溫度應(yīng)力導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問題，保證混凝土底面溫濕度適宜，提高混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。另一方面，要做好轉(zhuǎn)換梁鋼筋的下料綁扎。高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層中的鋼筋材料應(yīng)用密度大、排數(shù)多，且為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，鋼筋的直徑選擇也比較大，因此實(shí)施施工過程中要合理調(diào)整鋼筋的疏密程度，做好下料綁扎施工。鋼筋在梁式轉(zhuǎn)換層的作用是基礎(chǔ)性的、關(guān)鍵性的，要密切關(guān)注豎向筋、橫向筋的位置，鋼筋連接及鋼筋層數(shù)均要經(jīng)過專業(yè)計(jì)算后確定，嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行施工。鋼筋穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)，必不可少的是通過腰筋的捆綁，才能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋的穩(wěn)定，要確定好腰筋固定的位置，掌握好腰筋捆綁時(shí)的用量和長(zhǎng)度，可在施工前先進(jìn)行簡(jiǎn)單的排列布局，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼筋結(jié)構(gòu)的問題，保證鋼筋綁扎施工效果。

3 結(jié)語

總之，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑施工技術(shù)得到了不斷地創(chuàng)新，對(duì)于梁式轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用也逐漸有了更高的要求，為了適應(yīng)建筑施工技術(shù)的發(fā)展和建筑行業(yè)的新要求，梁式轉(zhuǎn)換層技術(shù)也逐漸實(shí)現(xiàn)了新的發(fā)展。轉(zhuǎn)換層主要為傳力路線直接、受力簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，且提前介入建筑方案，以保證結(jié)構(gòu)體系與整個(gè)建筑功能的統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性。采用科學(xué)、合理的計(jì)算方法確定轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)部位、復(fù)雜部位，做好精細(xì)化處理，必要時(shí)采用加強(qiáng)措施，以保證梁式轉(zhuǎn)換層在地震荷載條件下表現(xiàn)出更大的延展性，將自身傳力明確、剛?cè)岵?jì)的作用充分發(fā)揮出來。