摘要：随着我国经济的发展和社会的进步，城市建筑在结构设计方面也出现了新的设计理论和技术方法。特别是大量高层建筑出现后，在功能转换上对结构设计提出了新的要求。在此背景下，在建筑结构的设计中逐步发展出了梁式转换层的设计方案，这种新的结构形式能够更好的提高建筑功能的转化率。因此设计人员应积极学习新的设计理念，掌握相关的设计技巧，并与建筑工程的实际情况相结合。文章将对建筑结构中的梁式转换层这种新型结构的设计进行分析和探讨。
关键词：建筑结构；设计；梁式转换层；结构设计
为了缓解城市发展与空间需求方面的矛盾，城市的建筑逐渐向上层空间发展，开始出现越来越多的高层建筑。而对于这些高层建筑来说，进行功能的转换是十分必要的。梁式转换层比传统的桁架结构、厚板结构以及箱型结构等的应用率更高，具有十分明显的优势。目前在梁式转换层的结构设计中主要采用的是框剪力墙以及拖柱转换这两种结构形式与大梁支撑相结合，从而实现了建筑在竖向结构上的转换。进行转换层的设计时要综合考虑建筑结构的整体安全性和受力性，并在此基础上提高设计的经济性，从而保证建筑结构的承载能力和抗震性能。设计人员应对转换层的设计进行更加深入的研究，并结合实践经验不断完善设计方案，提高我国的结构设计水平，推动建筑行业的发展。
1 在转换层的设计中采用梁式结构的主要特点
当建筑物的某一层面上下部分由于在平面空间上有不同的使用功能而在结构类型上产生了差异，并利用该楼层来对结构进行转换时，这一楼层就成为转换层。转换层有不同的结构形式，目前较为常见的有梁式转换，箱型转换以及桁架式等多种转换结构，其中应用范围最广的是梁式结构形式。这种转换层通过剪力墙和托柱结构来进行受力传递，使载荷可以较为简捷的从墙向梁进行传递，再将受力向柱传递，从而改变受力途径。这种结构的传力途径比较简单，而且具有良好的受力性和承载能力，结构的计算和设计相对简单且施工建设中的难度也比较小，建筑构造十分简洁，可以有效地降低施工成本，具有很高的经济性和应用价值，其发展前景十分广阔。
2 在建筑结构设计中采用梁式转换层结构的设计原理
转换层进行功能转换时主要通过三种不同的结构布置，一种是上下层的轴线以及柱网不进行改变，只转换其抽柱的结构形式。另一种是对其上下部分的结构形式进行转换。结构类型中主要有下层的框架结构以及上层的剪力墙。上层的剪力墙通过转换层转换为下层的框架结构后，形成了不落地的剪力墙结构。也可以对结构形式以及其轴线进行同步转换，也就是在第二种转换方式的前提下在设计中将上部的轴线与柱网线错开，使上下部呈不对齐的布局形式。
在梁式转换层的结构中，将转换大梁设置在转换层顶部，对上部传力的竖向构件进行承托。剪力墙和框架柱是主要的传力构件。转换大梁通常采用钢筋混凝土结构，并增加截面面积，以支撑更大的荷载。在转换层的结构中梁式结构是较为简洁的，而且在横纵方向上都可以进行布局。如果在剪力墙的设计结构中有较大的底部空间，则应采用双向梁来同时在横向及纵向进行转换。另外，梁式结构的力学性能比较好，其受力简单明确，施工成本较低且操作简单。但在设计转换层时要充分考虑其抗震性能，合理确定转换梁的尺寸大小及承载，才能完善转换层的结构设计方案。
3 在建筑结构设计中运用梁式转换层结构的基本原则
3.1 减少竖向构件的数量
为了增强转换层的抗震性能和载荷能力，在设计中应尽量少使用竖向构件，从而提高转换层的结构刚度，保证建筑的整体稳定性和安全性。
3.2 转换柱与剪力墙的布局应保持对称性
在设计中为了使转换层上下部分的结构变形及刚度保持一致性，应尽量对称布局转换柱和剪力墙，避免发生立柱超筋的问题，从而使建筑的整体结构的刚度保持一致，增强转换层结构的受力性。
3.3 合理设置转换层的位置
梁式转换层在抗震性能方面具有一定的局限性，且受位置影响较大，因此要科学合理的设计转换层位置，以保证剪力墙达到刚度要求。
3.4 全面收集数据信息，完善设计方案
在设计时要全面收集与转换层相关的各种数据信息，并进行深入的分析和计算，建立相应的力学模型，为梁式转换层的设计提供可靠的参考依据。
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4 在建筑结构设计应用梁式转换层时的设计要点
4.1 梁式转换层的抗震结构设计
梁式转换层的抗震能力与其所处的高度位置密切相关，随着位置的增高，该结构的抗震能力会逐步降低。所以在进行转换层的结构设计时要重点关注转换梁的设计，保证其刚度能够达到抗震要求，另外还应科学选择转换梁的施工材料和建筑高度，合理布置相关构件与剪力墙。
在设计转换梁时，应采用混凝土作为施工材料，且应保证其性能能够达到抗震要求。其高度应超过其跨度的五分之一。当建筑拥有较大空间的底部时，剪力墙的结构层数不应超过六层。如果转换层的结构刚度具有较好的性能时，转换层高度可以相应的上移。另外还要根据建筑具体的抗震等级要求来确定转换层的位置。如果要求抗震等级要达到9级时，则不应在建筑结构中使用转换层。在设计高层建筑的转换层时应按照技术规范设置剪力墙和转换柱，并应使二者保持对称，可以在转换柱中间设置剪力墙。设计中还要避免过多使用转换的竖向构件，以减少构件数量，保证建筑结构的稳固性和安全性，并提高转化效率。
4.2 梁式转换层的结构布局
在进行梁式转换层的布局结构时应适当将墙体以及柱网结构集中设置在建筑的下部，以提高其刚度。对转换层进行结构布局时要充分结合建筑的布局结构、地形环境以及布局结构等要素，并满足建筑的实际功能要求。如果建筑物拥有多层大空间结构时，应尽量使转换层上下部分的结构侧向刚度保持一致，其上下部分的比值不应超过1.3。如果高层建筑的结构比较复杂时，应将水平位移和层间位移之间的比值控制在楼层的平均值的1.4倍以内。在建筑结构中采用了转换层后会增加其受力的复杂性，因此要对转换层的数量进行有效的控制，以减少出现多级转换，保证其上下结构能够实现直接传力。在设计中要实现对结构进行科学合理布局需要进行全面精算的分析和计算，在选择计算模型时应尽量接近实际情况，以保证计算结果的准确性。
4.3 梁式转换层结构的受力分析
一般来说，梁式转换层的受力传递主要是由剪力墙相转换梁进行传递，然而转换梁再将受力向转换柱传递。其受力传导的途径简单直接，为设计人员对转换梁进行受力分析及计算提供了便利条件。设计人员在分析时要对剪力墙和转换梁、转换柱所具备的刚度进行准确计算，并对转换梁的受力情况进行准确的分析。当转换梁的跨度保持在12m的范围内时，其可以承托3~5层楼层，在此情况下可以以3层为标准来进行相关的计算。
4.4 梁式转换层结构对建筑材料在强度方面的要求
在梁式转换层的设计方案中通常会使用钢筋混凝土作为建筑施工的材料。根据不同的建筑楼层高度，对混凝度也有不同的强度要求。通常如果建筑物的层数在五层以下时，要求其柱和墙所使用的混凝土应达到C50的强度等级，而对板和梁进行施工时，要求混凝度的强度等级应达到C30级。随着楼层的增高，对于混凝土材料的强度等级要求也将随之发生相应的变化。
5 在建筑结构的设计中应用梁式转换层的发展趋势
随着我国建筑技术的不断发展，混凝土材料的性能将获得进一步的提高，为转换层的建设施工提供更加高性能的材料，从而使转换层的刚度和承载能力得到增强。而新的转换结构也在研究和尝试的过程中，一些新型的斜向支撑等技术和结构件在不断的出现，将逐步改善框支梁在受力方面的能力，使转换层结构得到更加广泛的应用。
6 结语
随着科学技术水平的提高和建筑设计理念的发展，转换层这种新的结构出现在了建筑结构的设计方案中。该结构主要是通过框支柱为框支梁提供支撑，并共同对剪力墙进行承托，使建筑结构实现功能上的转换。这种结构在建筑空间的利用率方面具有十分明显的优势，能够使建筑空间更好适应人们的多元化需求，因此具有很高的应用价值。但是这种结构也存在一定的局限性，如果转换量过大会给建筑结构的抗震能力造成一定的影响。因此设计人员应深入研究这种新的转换层结构形式，并对相关理论和技术进行创新，并结合建筑工程的实际情况加以灵活地运用，从而设计出更加科学合理的结构形式，满足城市建设的需要，并推动建筑行业的发展。
参考文献
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[4]张娟娟,邴作庆.谈高层建筑梁式转换层结构设计[J].科技创业家，2013（17）：53.
论文作者:成康华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 建筑结构论文; 受力论文; 剪力墙论文; 《基层建设》2019年第12期论文;