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摘要：在高层建筑中，由于其结构形式较为复杂，上下层建筑之间的使用功能往往存在差异，同时在受力分析工作中受到多种因素的影响。因而，设计工作中要加强对转换层结构的设计，进而能够对上下部结构的受力状况起到承上启下的作用。为了确保高层建筑工程的转换层结构能够有效的发挥其作用，设计工作中要保证荷载应力可以得到均衡的分配。当前，梁式转换层结构是常用到的形式之一。本文首先对梁式转换层结构的主要功能、结构形式以及设计原则进行探讨，并结合工程案例对设计要点进行分析。
关键词：高层建筑；转换层；结构设计
1 引言
现阶段，城市中建筑项目的高度逐步增大，因而转换层的设计质量对于高层建筑的整体设计效果有着重要的影响。具体设计工作中，要对建筑项目的具体状况进行全面分析，选取合理的转换结构形式，对关键设计环节进行把控，提高转换层的设计质量。
2 转换层的主要功能
虽然高层建筑通常都有密集的下部结构构件，但是随着建筑高度不断增加，上部结构的受力构件密度逐渐下降，建筑整体内部构件呈现出上疏下密的特点；高层建筑的下部一般为商业区域，上部建筑则主要为居住区域，由于使用功能差异较大，因此上下部结构的受力情况也存在很大区别，上下部结构在应力传导方面可能会出现受力不均衡、应力过于集中的问题。梁式转换层的主要作用就是改善高层建筑的内部受力情况，其可以将上部小开间竖向结构荷载传导至底端大开间竖向结构处，以提高荷载分布的均衡性，从而提高整个建筑结构的稳定性及安全性。
3 设计原则
具体设计工作中，应严格遵循以下几点原则：①转换层设计要做到传力直接，防止出现多次转换的问题。尤其在进行上下层主体结构的竖向布设时，要尽可能做到水平结构直接传力。同时，还要提高结构布设的合理性，确保荷载的传力路径最短。②设计工作中要强化下部、弱化上部，并且要加强对底部结构的设计。这一过程中，要注重结构刚度、岩型以及抗震性能的分析，适当提高下部主体结构的强度与刚度，对于上部结构的设计适当的进行弱化处理。一般来说，要确保结构中梁的高度超过跨度数值的 12%左右。③梁式转换层的设计工作中，结构位置应遵循宜低不宜高的原则。一旦转换层所处的建筑位置偏高，那么将导致转换层上下层结构的刚度与内力传导状况大打折扣，同时还会对建筑整体的抗震性能造成极为不利的影响。④在进行转换柱和剪力墙结构的布设时，尽可能遵循对称性原则。通过提高结构中转换柱、剪力墙的对称效果，进而确保柱结构的剪切变形与弯曲变形得到有效的控制。
4 高层建筑中转换层结构设计的应用分析
4.1 结构设计和布置
设计时，因为竖直方向上的钢筋混凝土构件无法达到上下贯通的效果，因而设计的首要任务就是进行转换构件形式的选择，确保建筑结构有着良好的稳定性能。此外，在竖向构件的布置时也要具体情况具体分析。一般来说，转换层设计中常用到的转换构件主要包含以下几种：①就是转换大梁以及桁架、空腹桁架结构；②由于不同的高层建筑在结构方面存在较大的差异，因而设计工作中要合理应用斜撑、箱形以及厚板结构。设计过程中，如果选用筒体结构作为高层建筑工程的转换形式，那么要确保内筒贯通落地。为确保结构的安全性，往往在设计时要对墙壁结构的厚度进行适当的增加。通过进行上述的改进工作，可以确保筒体结构在刚度和整体性方面满足安全性方面的要求。与筒体结构相同的是，在对框架剪力墙结构进行设计时，也需要按照上述要求进行设计，确保结构贯穿落地，并且要对墙壁做出加厚处理。
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4.2 截面设计
截面设计要先合理分析梁的受力性能及转换层的受力形式，转换梁的截面设计包括柱型与托墙型两种形式，柱型式转换梁的截面设计除了要准确计算截面尺寸外，还要充分考虑配筋问题。具体设计过程中可根据剪压比计算转换梁的截面尺寸，可有效避免脆性破坏的问题，截面必须保证有合适的含箍率，可用剪力设计值乘放大系数1.2，且转换梁中主筋不得有接头，上部主筋至少50%全长贯通全梁，上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，下部主筋要全部贯通伸入柱内。确定上弦杆、下弦杆的箍筋。尽量避免在转换梁上开洞，如不可避免可在梁中及轴附近开洞，且洞口、下弦杆等位置要加密箍筋，以提高结构的抗剪能力；如洞口内力较大则需采用型钢构件加强。转换梁的混凝土强度等级至少C30以上。如建筑上部墙体出现满跨则城要进行深梁设计，才能保证框架转换梁与墙体之间共同发挥作用。计算框架转换梁跨中部分的轴向拉力时，不能采用普通梁的设计及计算方法，要适当提高纵筋配筋量，且不能按照偏心受拉构件进行处理。
4.3 剪力墙与转换柱的对称设计
在进行带结构转换层的设计过程中，必须要在设计初级阶段考虑剪力墙和转换柱之间的设计问题，在设计两者的空间关系是，尽量保障二者分布的对称性，因此对称结构能够满足受力均匀，从而保障建筑物的安全可靠。在实际的设计过程中为了更好地保障就应该保证剪力墙与转换柱两者将的注脚转角能够维持在规定的范围之内，这种情况下就需要梁跨的梁体来代替框架柱。如果在设计的过程中要保障建筑的经济效益，则在设计的过程中，就需要通过一定的计算来保障二者在空间上保持着最优的关系，从而保障建筑施工的经济性。因此只有在设计过程中尽量保证剪力墙和转换柱的之间的对称关系，才能保障建筑的质量安全以及经济效益，同时还能够有效避免框支柱可能出现的截面过大现象，可以最大程度节约建设空间。
4.4 框支梁设计
相比其它结构，梁式转换层中框支梁的设计难点在于参数及受力分析。框支梁承受高层建筑多方作用力，其不仅要承载高层建筑双层结构的载荷力，还要承受传输框支梁的内部受力。上文中提到，框支梁截面尺寸根据剪压比得出，而框支梁截面又直接影响到梁体的稳定性，因此要保证框支梁设计的合理性。具体设计过程中，要根据框支梁的跨度设计其高度参数，通常取框支梁跨度的1/6为标准数值；高层建筑的墙体决定了框支梁的宽度，通常是墙体厚度的两倍，至少要大于400mm。总之，框支梁属于梁式转换层内复杂结构之一，必须严格、准确的设计各项参数，以将框支梁最大的级配受力充分发挥出来。
4.5 落地剪力墙设计
洞口结构是设计过程中常用到的问题，在进行设计环节中，要对洞口的布置进行严格的把控，一般来说要将洞口设计在墙体的中部位置。此外，设计时还要对落地剪力墙之间的间距进行研究，非抗震状态下间距要控制在36m之内；在进行抗震设计工作中，其间距也要控制在20~24m之间。
5 结束语
转换层设计在高层建筑设计中发挥了极其重要的作用，具体设计工作中，首先要对高层建筑的实际情况与抗震等级进行分析，之后再选用合理的结构形式，计算工作中要对多方因素进行整合与分析，有效提高转换层设计工作的合理性，确保整个高层建筑工程的安全稳定效果。
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论文作者:黄永翠
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/10
标签：结构论文; 高层建筑论文; 截面论文; 受力论文; 构件论文; 建筑论文; 工作论文; 《建筑实践》2019年第11期论文;