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摘要：对于高层建筑转换层的设计，需要充分考虑到建筑平面布置的复杂性以及功能多样性等特点，合理选择转换层的形式，准确选择建筑的抗震类别，确定各分部的抗震等级；竖向体型设计要规则、均匀，在平面布局上应尽可能规则、简单、对称；要特别重视框支柱、框支梁构件设计的特殊性。下文就对梁式转换层结构设计进行具体的探讨。
关键词：梁式 转换层 结构设计
前言
随着社会科技的不断发展，也促进了建筑行业的发展，而伴随着人们的生活水平的提高对建筑物的要求也越来越高。为了能更好的满足人们对停车以及购物等等需求，越来越多的建筑采用梁式转换层结构，主要就是上部采用纯剪力墙结构，下部采用框支剪力墙，该具备传力途径简洁、明确、直接等很多优点，这已经成为目前高层建筑设计中最常用最流行的结构形式。
一、高层建筑梁式转换层结构设计的原则
1、减少竖向转换构件
在结构转换时，尽可能的减少竖向转换构件，竖向落地构件存在的越多，那么所需要转换的结构就会越少，所以转换层结构的刚度的突变也就越来越小，对建筑结构的抗震就越有利。
2、转换柱以及剪力墙应对称布置
对于转换柱和剪力墙设置的时候尽量让它们对称，梁上面的立柱最好是转换梁跨中，以免在转换梁变形的时候，在梁上面立柱的柱脚位置出现转角较大的情况，而带动立柱的柱脚发生非常大的变形，导致柱的剪切和弯曲过大，致使立柱造成非常大的内力导致超筋。
3、强化转换层下部主体的结构刚度
为了保证建筑物下部整体结构的抗震、延性、强度以及刚度等能力，应该对转换层下部的主体结构尽量的强化其结构的刚度，对于转换层上部进行弱化结构刚度，使得转换层的上下部的结构变形以及结构刚度特征接近。一般多采取提高混凝土的强度等级、增加转换层下部主体结构构件的截面尺寸、增设剪力墙等很多方法对其下部主体结构的刚度进行强化。当然了这里有两方面的问题需要注意:第一方面，通常在增设剪力墙用来提高抗侧刚度的时候，需要注意建筑结构的整体刚度要均匀的分布开，保证结构质量的中心以及刚度的中心尽量能够重合，以免两者的中心偏移，引发建筑物的整体结构扭转;第二方面，如果剪力墙截面的尺寸增大，会导致剪力墙在整个下部结构抗侧总刚度之中占的比重更大，并且建筑结构地震的总反应也会增大，这样一来剪力墙所能承受的抗震荷载的级数有增大的趋势，剪力墙的安全设计做为抗震的第一层防线，这个环节必须重视起来。
4、保证转换层具有足够的刚度
在建筑结构设计中必须要对转换层的刚度有着足够的保障，通常要求梁的高度大于跨度的12%，才能更好的保障内力在下部构件和转换层中合理的分配，保障剪力墙柱和转换梁的较好的受力性能，才能对结构转换起到较好的作用。
5、转换层结构位置可低不可高
当转换层的位置偏高时，容易造成框支剪力墙结构在转换层附近的内力和刚度都会降低，不利于抗震设计，而且抗震设计的底层框支剪力墙结构和概念结构都存在着差别。在必须使用高位转换的时候，必须要控制转换层下部框支结构相同效率的刚度，也就是轴向变形、剪切、弯曲等的刚度需要重点考虑，这一措施对减少层间内力突变以及位移角都显得非常重要。与此同时，对落地剪力墙的间距限制必须要比底层框支剪力墙结构要求更加严格。
6、带转换层结构计算要求全面
转换层结构是建筑整体结构中一个重要部分，在实际的受力变形状态计算模型的时候，应进行三维空间的整体结构分析，比如可以应用有限元的方法来对转换结构实施局部的补充和计算。与此同时，在转换结构以上的部分最少要选择两层的结构进行局部计算模型，而且还要注意使用中的模型外界条件必须符合实际的工程状态。
二、梁式转换层结构设计在高层建筑工程中的应用
高层建筑中梁式转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。因此在进行高层建筑梁式转换层设计的时应该做到具体分析。
1、设计案例
本工程为某商住合一的高层建筑，建筑高度为46.7m，地上部分15 层，一、二层为商业用房，三至十五层为住宅，地下室层高4.5m，二层商业用房部分为底层层高4.5m，二层层高4.5m，住宅部分层高为2.9m。由于不同的用途需要不同的空间组合形式，因此除了主体中间部分布置成落地剪力墙核心筒，其他部分均不能采用一种结构体系。必须在二层顶采用结构转换的方法过渡为另一种结构形式。本工程所处地区地震设防烈度为7度，结构底部加强区剪力墙抗震等级为二级，非底部加强区剪力墙抗震等级为三级，框支框架抗震等级为二级。
2、普通梁的截面设计
在实际工程中，普通梁截面可以直接按照像TBSA\TAT等高层建筑结构计算分析程序在算出转换梁的内力结果之后进行直接计算。
3、偏心受拉构件的设计
对于偏心受拉构件可根据《高层建筑混凝土结构技术规程》和混凝土结构相关规范的相关规定对偏心受拉构件的框架梁计算进行相关的计算。
4、对于深梁截面的设计
在当今的建筑工程中，转换梁的高跨比为在普通梁和深梁之间为h/l=1/8~1/6 的梁，其中不管是在受力上还是在破坏形态上更为接近于深梁的框架转换梁。框架转换梁在上部墙体满跨或者是基本满跨的时候，上部墙体会和框架转换梁一同参与工作，此时的受力特点就会更接近于倒T型的深梁。此时框架转换梁的跨中受轴向拉力作用，不能按照普通梁那样计算，因为防止纵筋配筋量偏少，降低承载力也不能按照偏心受拉构件进行计算，只能按照深梁进行计算。
5、对于应力截面的设计
在实际工程中用应力和应力分布规律直接进行截面配筋计算会方便很多，但是必须先进行相应的假设：假设混凝土没有抗拉作用，只有钢筋承担拉力。于钢筋强度已经达到其抗拉强度设计值，混凝土的抗压强度已达到轴心抗压强度设计值。
图1 转换层结构布置平面
6、关于转换梁截面的设计
转换梁截面的设计包括托柱形式转换梁设计和托墙形式转换梁设计。对于托柱式转换梁要根据上部结构的不同进行不同的设计，像上部为普通框架的转换梁，一般情况下会按照与其受力相似的普通梁计算，而上部为斜杆框架时，就按与其受力相似的偏心受拉构件进行计算。对于托墙式转换梁截面也要根据上部墙体的不同进行不同的设计，像上部为满跨且不开洞的墙体时，应该按照与其受力相似的深梁截面设计方法进行计算，根据计算结果沿着全梁高度适度配置钢筋，且底部钢筋应该全部深入支座而不应有截断或弯起。如果上部为小墙肢时，可以按照普通梁的截面设计方法进行相应计算。钢筋的布置也可按照普通梁进行。
7、关于框支柱的的设计
一般情况下，施工中会按照框支柱的轴压比进行框架截面尺寸的确定。而需要考虑地震问题的情况需要乘以放大系数以作出相应的调整后再进行配筋。进行地震组合设计时，一级框支柱乘以1.5 的放大系数，二级的乘以1.3。对于进行抗震设计的剪力值也有相关的规定，两层或两层以下的框支层，十根以下的框支柱，所取的剪力值每根不可少于基底剪力的2%，十根以上时不可少于基底剪力的20%。三层或者三层以上，十根以下框支柱时，不可少与基底剪力的3%，十根以上时，不可少与基底剪力的30%。需要注意的是，对于地震作用下的内力，只进行弯矩和剪力的调整，轴力不作调整。
8、转换层的结构设计
底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件，转换层结构布置平面如图1所示。
结束语
总之，建筑工程对梁式转换层结构设计的关注度越来越高，梁式转换层结构设计的过程中，注重设计要点的控制，严格按照设计原则，规范来确定梁式转换层的设计与应用，完善梁式转换层结构设计的环境，优化其在建筑工程中的应用。
参考文献：
[1]宋承攀,陈培宁.高位转换层框支剪力墙结构设计与分析[J]. 建筑知识.
[2]张碧玉.浅谈高层住宅剪力墙结构布置及优化[J]. 建筑知识.
[3]董朝旭.高层错层住宅剪力墙结构设计探讨[J]. 建筑知识.
[4]王小超.混凝土结构轴压比的计算及调整[J]. 建筑知识.
论文作者:刘文军
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/8
标签：结构论文; 刚度论文; 截面论文; 剪力墙论文; 构件论文; 结构设计论文; 剪力论文; 《基层建设》2016年6期论文;