摘要：近年来，随着城市化进程的不断加快，使得我国城市用地面积日渐减少，在这样的背景下，高层建筑日益增多，并在实际的构造过程中满足城市居民的居住需求。事实上，在进行高层建筑建设的过程中，梁式转换层结构因为施工简单、经济效益高等特点，而被广泛的应用。基于此，本文先简单介绍了高层建筑梁式转换层结构设计原理。最后，文中从结构形式、受力机理以及设计要求三方面，对梁式转换层的设计进行了详细探讨。
关键词：结构刚度；结构形式；受力机理
改革开来以来，我国城镇化建设脚步一直在不停加快，城市人口也在快速增长，使得城市土地变得寸土寸金。于是，为了有效利用有限的城市土地资源，提高城市土地利用率，近几年来，在城市建筑中，建筑结构逐渐向高层建筑发展。并且，这种趋势现在已经变得越来越明显，城市高层建筑高度越来越高，结构越来越复杂，同时，高层建筑的使用功能也逐渐呈现出功能多样化的发展趋势。比如，在同一栋高层建筑内，将建筑分成上中下三个不同的组成部分，上层为住宅功能区，中层为办公功能区，下层为购物、餐饮功能区，彻底改变了以往一栋建筑只提供一种使用功能的结构特点。而由于在同一栋建筑内同时实现了多种不同使用功能，每一种使用功能对建筑物建筑结构和建筑空间的要求都不一样，因此，为了能够更好的实现不同功能的转换，需要在建筑物施工结构设计中设置转换层。目前，在建筑结构设计中应用最广泛的就是设计、计算以及施工都比较简单的梁式转换层结构。
1 高层建筑梁式转换层结构设计原理
相关的工程实践显示，在建设高层建筑的过程中，若转换层结构的位置过高，会导致整个建筑工程的抗震性能降低，因此，相关单位以及人员在进行梁式高层转换层设计的过程中，需要遵循一定的设计原理。
1.1 对称布置
相关的工程建设显示，在构建梁式转换层的过程中，一旦出现较为严重的转角问题，其最终会导致工程建设中的立柱出现内力超筋的现象，使得工程建设的质量以及稳定性降低。对比，就需要相关的设计人员在进行梁式高层转换层结构设计的过程中遵循对称的原则，即确保剪力墙与转换柱之间的对称，继而在此基础上避免转角问题的出现。
1.2 竖向布置
在进行梁式转换层结构设计的过程中，竖向结构的布置会对高层建筑的抗震性产生一定的影响，并降低该结构的它刚度。基于此，就使得相关的设计人员在作业的工程中需要沿着较高位置布置，并尽可能的减少竖向构件的使用率。
1.3 高度设置
此外，在进行高层梁式转换层结构的布置过程中，需要相关人员对该结构的布置高度进行合理的选定。之所以需要对这一要点进行管控，主要是因为一旦梁式转换层设置过高，其就会影响到整栋建筑的抗震性能，降低工程建筑的质量。不仅如此，在实际的设置过程中，相关人员还需要加强对于下段框支结构的柔软度的重视，并规避剪切等问题的出现。
1.4 计算要准确
再者就是在进行高层建筑梁式转换层结构设计的过程中，为了确保整个设计方案的准确性以及科学性，需要相关人员确保数据计算的准确性。因此，相关人员在进行建筑计算的过程中需要采用适当的模型。以高层建筑受力变形计算为例，在这一过程中需要设计人员借助三维空间立体模型对相关数据进行计算，继而实现整个计算环节的科学性。
1.5 结构刚度设置
设计人员在进行高层建筑梁式转换层结构设计的过程中，除了需要遵循上述的4点原则外，还需要加强对于结构刚度的设置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2 梁式转换层结构设计
2.1 结构形式
梁式转换层结构也被称为是梁式框支剪力墙结构，它是利用下部的转换大梁，将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁，形成一种独特的支撑体系，达到转换建筑功能结构的目的。梁式转换层结构是以剪力墙到转换梁，再到转换柱为力量传导途径，由于这种传力途径的表现形式直接、明确，计算、分析和设计都比较方便，而且施工也比较简单，所以在高层建筑功能转化结构设计中，经常使用梁式转换层结构。但是，梁式转换层结构缺点在于，如果建筑物的上下轴线的位置布置错位，在结构设计中就需要增加转换梁的数量，导致建筑物的空间受力情况变得更加复杂，不利于建筑施工。而在实际设计过程中，可以根据梁式转换结构根据建筑物转换功能的具体要求，将转换层分为几种不同结构形式。
2.2 受力机理和设计分析
梁式转换层结构是以剪力墙到转换梁，再到转换柱为力量传导途径，这种传力途径的表现形式直接、明确，比较方便设计的计算和分析。其中，转换梁的受力情况主要受到传导力量的剪力墙的刚度、转换梁自身的刚度以及支撑转换梁的转换柱的刚度影响。因此，为了明确梁式转换层的受力机理，相关研究人员以转换梁所承托的层数对转换梁受力的影响为例，应用了有限元程序对其进行了分析。分析结果表示，当转换梁的跨度不大于十二米时，转换梁承托的层数标准为三层，但是以承托层数为四层或者是五层进行计算时，偏差也没有超过5%，在可承受范围之内。因此，在对承托层数为三到五层的梁式转换层结构进行设计时，就可以直接以三层为标准进行计算。导致这种情况出现的原因主要有两点：其一，是因为转换梁正好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；其二，是因为剪力墙体竖向力作用于转换梁时，传力方式就会由竖向传递变成了拱式传递，力量不会直接作用在转换梁上，从而导致转换梁中间位置出现拉力，支座出现轴向压力。
2.3 梁式转换层设计要求
梁式转换层结构设计应该根据建筑物具体功能转换以及转换层力量传到的具体需要，依照建筑物转换层的设计高度要求，在规定高度范围内在一个位置或者是多个位置灵活布置转换结构，同时，在对转换层进行设计过程中，还要充分考虑建筑物的抗震要求，对转换层的刚度进行严格设计[5]。在对大底盘多塔楼的商住高层建筑的转换层进行设计的过程中，塔楼的转换层应该设置在裙房的屋面层，并对屋面转换梁、转换层板的尺寸和厚度进行加大加厚处理，以避免中间出现刚度特别小的楼层，影响建筑物抗震效果。在对普通多功能高层建筑的转换层结构进行设计的过程中，要严格控制转换层的位置高度，地震烈度为7度的地区，转换层高度不能超过5层，地震烈度为8度的地区不能超过3层。
3 结束语
在城市建筑中，高层建筑数量越来越过，其中还有很大一部分是属于多功能高层建筑，这些建筑结构复杂，不同功能区对建筑空间的需求也不一样，需要通过转换层来实现功能转换，增加了高层建筑结构设计难度。当前，在转换层结构设计过程中，应用最广泛的就是计算、分析和设计都比较简单的梁式转换层结构设计，通过其设计，更好的实现高层建筑的功能转换需求。
参考文献：
[1]谢晓峰.高层建筑转换层结构形式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑，2010（2）.
[2]何若全.高层建筑中转换层结构的现状和发展[J].苏州城建环保学院学报，2011（9）.
[3]舒赣平.高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计[J].建筑结构，2011（6）
论文作者:赵斌1,陈子国2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
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