关键词：梁式转换层；高层建筑；结构设计
1、梁式转换层结构设计的原理分析
一般而言，高层建筑结构的底部受力显然要比上部大，这也就决定了在高层建筑结构的设计中，底部的设计一定要紧紧围绕受力问题，底部经常采用的措施就是增加墙体、增加柱网，而建筑的上部则是要逐渐减少墙柱的密度。但在现实环境中，高层建筑的使用功能对空间的要求是底部大空间，上部则逐渐减小，这也就决定了在高层建筑中使用上述的方法是不现实的。为此，就应该为高层建筑结构的设计寻找一种反常规的设计方法。在实际工程中，主要是采用底部的转换大梁来支托上部的设计结构。一般而言，梁式转换层结构的传力途径是墙-梁-柱的形式，这样就不难发现转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与底部支撑结构的相对刚度的影响，上述是对梁式转换结构受力机理的简单分析，以此为依据，便于对梁式转换层结构设计开展进一步的研究。
2、高层建筑梁式转换层结构设计原则
2.1减少高层建筑的竖向构件
在高层建筑的梁式转换层结构设计中，要最大限度的减少建筑物的竖向构件。因为在建筑结构中，应用的竖向构件越多，所需要进行转换的功能结构就越少，梁式转换层结构设计中的刚性就会越小，最终就会影响整个建筑的抗震结构设计，造成安全隐患。
2.2布置转换柱和剪力墙对称
在对转换柱和剪力墙的位置进行布置的过程中，尽可能保证剪力墙和转换柱的对称性，转换梁上面的转换柱最好甚至在转换梁的正中位置，这样当转换梁发生变形的时候，转换柱的柱脚就不会受到太大的影响，转换柱也不会发生太大的形变，导致转换柱发生剪切和弯曲变形，影响梁式转换层结构的安全性。
2.3保证梁式转换层的结构刚度
转换层的刚度达不到要求会影响建筑物的抗震效果，因此，在梁式转换层的结构设计中，一定要保证梁式转换层的刚度。在梁式转换层结构设计过程中，通常要求梁的高度要比跨度大至少12%，并且施工所使用的混凝土要是性能最高的混凝土，这样才能够保证转换层的刚度，在满足建筑物安全性要求的基础上实现建筑物功能的转换。另外，在对剪力墙和转换柱进行设计的过程中，也要充分考虑两者的受力情况，对两者性能进行合理设计，只有这样，才能够起到良好的转换作用。
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2.4转换层结构位置不能过高
在对梁式转换层结构进行设计的过程中，一定要注意控制转换层位置的高度，保证其在合理的范围内，否则，一旦转换层高度超过建筑物的标准要求，就会导致转换层的刚度降低、转换柱和转换梁的受力增大，容易发生变形和超筋现象，影响建筑物的抗震效果。如果因为建筑物功能转换需求，就要将转换层的高度升高，则需要根据具体要求适当增加转换层的刚度以及转换柱和转换梁的性能，同时，严格限制落地剪力墙的间距。
2.5对梁式转换层的结构进行严格计算
梁式转换层结构设计是整个建筑结构设计中比较重要的一个部分，对整个建筑结构的安全性和实用性有着比较重要的影响。因此，在对梁式转换层结构进行设计的过程中，为了保证梁式转换层结构设计的合理性和准确性，一定要对在相关数据进行严格计算。在根据建筑物的实际受力变形状态构建计算模型的时候，应该通过三维空间的整体结构对模型进行整体分析，应用有限元的方法来对转换结构实施局部的补充和计算，务必确保设计计算的准确性。
3、高层建筑梁式转换层结构的关键设计
3.1转换粱的截面设计方法
转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。①托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换粱承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。
3.2转换粱的设计与构造要求
①转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。②转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。③转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，抗震设计时，一、二、三和四级抗震等级分别为0.5%、0.4%、0.35%和0.35%。转换梁中主筋（纵向钢筋）不宜有接头；有接头时，宜采用机械连接，且同一截面内钢筋接头面积不应超过全部主筋截面面积50%，接头位置尚应避开上部剪力墙开洞部位、梁上托柱部位及受力较大部位。转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸人柱内。
3.3上部框架设计和构造要求
①上部框架上转换梁共同工作，可视作一个层层受楼板约束、受相连梁空间约束的巨型平面空腹析架。设计时可以加大转换梁上面几层框架粱的刚度，以达到共同承受上部荷载和起到二道设防的作用，同时由一层梁承托变成层层梁承托上部框架柱的工作机制。②转换结构上部框架须按强柱弱梁的原则进行设计，确保塑性铰在梁端出现，使柱比梁有更大的安全储备。③转换层结构的试验研究表明，与转换梁相连的柱子往往是薄弱环节；转换梁上层框架梁柱受力复杂，应力集中，设计时应根据实际受力情况进行较准确施工模拟计算分析。④上部框架柱纵向钢筋最小配筋率为：抗震等级一级时不宜小于1.0%，抗震等级二级时不宜小于0.8%，抗震等级三级时不宜小于0.7%，抗震等级四级、非抗震设计时不宜小于0.6%，且钢筋间距不宜大于200mm，不宜小于80mm。
结束语：
总而言之，在对高层建筑梁式转换层结构进行设计的过程中，设计人员要做好设计准备，对设计原则、设计要求、设计注意点进行全面分析及认识，保证梁式转换层结构设计与高层建筑需求一致，提升设计的使用效果。人员要将安全问题放在设计的突出位置，提升安全控制效益，改善建筑结构的整体防震质量，确保我国高层建筑又好又快发展。
参考文献
[1]覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[J].中国高新技术企业，2016，（18）.
[2]余添朋.探析高层建筑梁式转换层结构设计[J].中华民居，2014，（01）.
论文作者:张焕然
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/9
标签：结构设计论文; 截面论文; 结构论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 受力论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;