罗楠1 申士2
1.身份证号码：230230198711062338；2.身份证号码：230606198508196113
摘要：本文根据建筑结构转换层一般类型与受力机理研讨并结合作者实际工作设计经验，认真仔细的分析高层建筑结构转换层的多种型式，结构传力机理、结构设计原则，并对设计细节进行了合理化的分析，对设计要点进行了详细研究探讨。希望大家借鉴参考。
关键词：高层建筑；转换层；设计原则；结构形式
前言
近年来，由于我国经济的快速发展，人们物质生活水平的提高，对居住的高层建筑物要求也越来越高，更趋多元化和多样化。现代高层建筑较为常见的形式为，上部为小开间的住宅，其下部为大开间的商场或公共娱乐设施。从建筑物的功能上来分析，建筑物的上部需要
较多的墙体来分隔空间以满足住户型的需求，下部则希望有尽可能大而灵活的空间，大柱网少墙体，以满足公共需求。按照这样布局的建筑物结构受力布置时，则为上大下小，与常规的结构竖向受力布置的原则正好相反。因此，为满足建筑物的功能要求，在结构设计方面设置结构受力转换层，通过其框架梁及构件将结构受力传递至地下基础。
1 转换层的设计原则
由于将转换层设置在建筑中会使竖向刚度发生改变，导致抗震能力下降，因此，设计转换层的时候，要严格遵循这些设计原则：尽可能选直接落地的竖向构件，需结构转换的竖向构件要少用，因为它会使竖向刚度发生突变，降低建筑的抗震能力；在选择转换层的竖向位置时，尽可能选较低的位置；使用传力路径比较明显的换层结构促进结构的分析和工程的实施；对于转换刚度，把握宜大不宜小原则。
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2 转换层一般类型与受力机理研讨
转换层根据建筑功能的需要，可作为正常使用的楼层，但应有较大的层高作为保证；在层高受限制或设备专业需要时，也可以作为设备层，在结构型式上，转换层在设计常分为以下几种类型：
2 1梁式转换层，即将上部剪力墙在框支梁上，再由框支柱来支撑框支梁的结构受力体系。当需要纵横向同时转换时，则采用双向梁布置。其优点为设计和施工均相对简单快捷，传力方向较为明确，是目前应用最广的转换层结构型式。一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。
2 2箱式转换层，当转换梁截面过大时，设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。为了使理论假定和与实际相符，可在转换梁梁顶和梁底同时设一层楼板，形成一个箱形梁，箱形梁的这种转换结构，一般宜遍布全层设置，且沿建筑周边环通构成“箱子”，即称箱式转换层。箱式转换层的重要优点在于，转换梁的约束强，刚度大，整体受力效果好，上下部传力较为均匀，还可将其利用作为设备层，其缺点是施工复杂，造价较高。此外，转换层还有厚板式转换层、桁架式转换层等。但大都因受力复杂且施工难度大、经济效益不高而实际应用相对少。
2 3梁式转换层的受力机理分析：梁式转换层结构的传力途径为墙- 梁- 柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。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下部支撑结构的相对刚度影响。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，文献中已对转换梁承托层数对其内力的影响进行用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁（跨度小于12m），上部墙体考虑3 层与考虑4 层、5 层内力的设计控制内力差异不大于5%，故在分析计算时可只考虑计算3 层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。主要原因：一是由于转换大梁处于结构整体弯曲的受拉区，应力积分后在转换大梁中就会出现轴向拉力，二是由于上部墙体竖向力作用于转换大梁时形成了拱的传力方式，这样竖向力转变成斜向力作用于转换大梁，从而在转换大梁跨中出现拉力，支座出现轴向压力的情况
3 建筑转换层的设计重点
在高层建筑转换层的施工中存在着诸多难点，主要难点有：结构构件的跨度以及构件截面尺寸大，钢筋含量大，并且钢筋排布十分密集，混凝土的强度等级高，又是大体积混凝土，楼层高且自重大，模板支撑要求高。根据高层建筑转换层的设计原则和施工结构特点，并结合实际情况，对结构设计要点进行了以下分析。
3 1设计战略及选择构件
根据高层建筑转换层的设计原则和施工结构特点，首先要根据建筑的自身特点和设计要求来选择最适合的转换层。设置落地构件时，要做到对称、均匀，贴近重心。使用的落地构件要高强度，通过钢筋和混凝土的混合，提高构件的抗弯能力和抗剪刚度。
3 2设计配筋和转换梁
对配筋进行设计的时候，要根据支座负弯矩衰减迅速的特点，将钢筋都深入牢固到支座上，避免选择弯筋。梁跨稍小时可用以拉通建筑上层支座负筋。沿梁高的间距要低于200mm，直径要大于16 的腰筋。设计转换梁的时候，要综合转换梁内力大小和受力情况进行分析，注意分析转换梁与上部的完全共同分作结果。据研究，把转换梁当做深梁的受拉翼缘，可以获得更佳的效果。
3 3控制轴压比和落地剪力墙的间距离
根据工程的技术以及分析可以看出，框支柱在垂直或者水平荷载作用下的弯矩和剪力相对较小，其主要是承受轴压力，所以要严格控制轴压比。在考虑抗震程度时，对轴压比的要求是低于0.6。对于落地剪力墙间距的控制，应当用比较厚的楼板，保证楼板厚度不低于200mm对楼板的开洞数量要严格控制，使用双向双面钢筋，在板角还要增加斜筋。这是因为地震会导致高层建筑转换层的剪力改变，在自身平面内增加受力。控制好落地剪力墙的间距才能使建筑具有良好的抗震能力。
3 4设计空间
一般来说，将高层建筑转换层放在比较高2 到3 层的位置，设备转换层大概在稍低的4 到5 层的地方是最为适合的，这样既能充分利用空间，也使上下层得到适当合理衔接如果设置在和设备转换层同样高的地方，会浪费空间；放置较低则会增大侧移刚度和扭转刚度。
3 5刚度的保证
对转换层上下刚度的选择也是很重要的，不能使上下刚度变化过大。设计时，使上下层刚度变化率接近1 是做好的，不能大于2。为保证转换层上下层刚度，增加空间层的刚度，可以通过加厚落地墙、减小洞口大小、设立补偿剪力墙和采用更高强度的砼等方法实现。
4 结语
当下，高层建筑的功能越来越趋向于多样化、复杂化、全面化，转换层在高层建筑中的应用是不可缺少的。在现代高层建筑的转换层结构中，因其应用功能的多样化而使建筑物结构传力体系复杂，转换层的运用突破了常规的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的变化起到了一个过渡、衔接的作用，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。因此，在高层建筑转换层结构的设计中，要结合工程的特点和实际情况，通过对建筑全方位的研究、计算和分析，选择合理的转换层结构设计方案，发挥优势，解决问题，才能提高施工的效率。
参考文献：
[1]吕革，吴菲.谈高层建筑中梁式转换层结构设计在实际工程中的运用[J]，中国新技术新产品.2012，（12）：198-199.
[2]林红雨.浅析高层建筑梁式转换层结构的抗震设计--以某高层住宅建筑为例[J]，建筑知识：学术刊.2012，（02）：79-79.
论文作者:罗楠1,申士2
论文发表刊物:《基层建设》2015年14期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：刚度论文; 结构论文; 大梁论文; 高层建筑论文; 受力论文; 构件论文; 建筑论文; 《基层建设》2015年14期供稿论文;