摘要：随着城市化水平的不断加深，高层建筑正向着科技化、功能化、生态化的方向发展。为了实际高层建筑物不同功能之间的转换，就需要在建筑中设计转换层，而梁式转换层是众多转换层中，应用较为广泛的类型之一。本文将针对梁式转换层的功能、原理，以及设计原则，分析梁式转换层在高层建筑中的应用。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计
前言
为了能够更加合理的利用土地资源，建筑结构正向高层建筑的方向发展，并已经成为建筑行业的发展趋势。在高层建筑中，通过梁式转换层能够实现各个功能区域之间的转换，具有结构简单、施工方便等优点，同时还能够保障建筑物均衡受力，提高结构的稳定性，对于促进高层建筑的发展具有重要意义。
1 梁式转换层的功能原理
1.1功能
梁式转换层，主要是能够保障高层建筑均衡受力，使其建筑结构更加稳固。通常情况下，高层建筑会按照“下部密集，上部疏密”的特点开展设计工作，但为了适应经济的发展，大部分的高层建筑转换其原有的特点，将建筑设计为“下部疏密，上部密集”的形式，疏密的下部能够用于商业方面，而密集的上部则可以用于居住，丰富建筑物的功能。转变设计方式后的高层建筑，其受力的均衡程度受到了很大的影响，上部传到下来的内力会在因为疏密不均产生错位，影响建筑物的稳定性。因此将梁式转换层应用在建筑中，能够通过剪力墙以及转换柱，分担部分荷载力，从而有效的解决建筑物受力不均的问题，保障建筑结构的稳定性。
1.2原理
高层建筑中的梁式转换层设计需要遵循三种原理，即三维设计、系统工作以及有限元。梁式转换层是实现高层建筑功能的重要保障，因此在实施建筑工作之前，需要对其进行科学、严谨的计算。首先需要将高层建筑的整体受力情况计算出来，然后在计算结果的基础上，计算梁式转换层需要承受的力。上文说道，高层建筑具有“下部疏密，上部密集”的特点，会导致建筑物的受力不均，影响建筑整体的稳定性，因此在设计转换层时，需要力学理论为基础，结合实际的施工情况，遵循维设计、系统工作以及有限元三种原理开展工作。
2 梁式转换层的设计原则
2.1减少竖向构件
在高层建筑中，如果竖向构件的数量较多，就会相应的减少梁式转换层的数量，降低建筑物对转换层的刚性需求，无法保障高层建筑从上到下均衡受力，最终影响建筑物整体的稳定性。也就是说，要想保障高层建筑的稳定性，就需要减少竖向构件的数量，为梁式转换层留下足够的应用空间。
2.2对称剪力墙和转换柱
在设计梁式转换层时，布置剪力墙以及转换柱是重要的工作内容之一。为了保障转换层能够更好的实现均衡受力的功能，就需要将剪力墙与转换柱对称布置，并且要保证转换柱应处于转换梁的正中间。这样的布置方式，能够使转换柱在转换梁受力变形的状态下，不会受到更多的不良影响，进而保障整个转换层以及高层建筑的稳定性。
2.3保证结构刚度
如果梁式转换层的结构没有达到应有的刚度要求，就会直接降低建筑物的抗震能力，因此在梁式转换层的设计以及施工的过程中，必须保证梁式转换层结构的刚度达到建筑物的整体要求。通常情况下，转换层的梁高至少要比其跨度大12%，同时在建筑施工过程中必须使用性能最佳的混凝土，这样才能确保转换层达到刚度标准。另外，再设计转换柱与剪力墙的时候，也需要考虑其受力的实际情况，根据实际情况设计以及布置，保障梁式转换层在高层建筑中的作用。
2.4注意转换层高度
梁式转换层的高一旦超过原来的标准，就会降低转换层的刚度，并会相应的增加转换梁以及转换柱的受力程度，容易使二者发生变形等现象，从而直接影响建筑物的稳定性。但是，在实际施工的过程中，部分建筑物为能够实现功能之间的转换，必须升高转换层的高度，在这种情况下，就需要结合力学、转换梁和转换柱的性能、转换层的实际刚度等多方面的因素，进行科学、系统的分析，严格计算剪力墙的间距，确保转换层达到刚度标准。
2.5严格计算结构
转换层的结构对高程建筑具有加大的意义，在设计梁式转转换层结构的过程中，必须要保障整体结构的准确性以及合理性，因此需要严格计算转换层的相关数据。在建立计算模型时，根据建筑物实际的受力情况以及变形情况，采用三维空间的方式，对计算模型进行系统的数据分析，然后通过有限元的措施，计算、补充转换层的局部数据，保障计算结果的科学性与准确性，进而提高转换层的稳定性[1]。
3 梁式转换层的结构设计
3.1模板支撑
在开展模板支撑的设计工作时，为了确保施工的安全性，应采用相对专业的计算软件来检测建筑工程的安全系数，明确高层建筑施工的最佳安全系数，然后在这个基础上，计算出层间的间距、跨度的长度、横跨钢管的支撑面等具体的工程参数。另外，为了在后期建筑施工时更加方便、快捷，并节约工程建筑的支出成本，还需要考虑模板安装、拆卸的便利性，尤其是要深入分析实施安装工作的难点。以上的问题，都可以通过专业的计算软件进行检测、分析，但是在实际工作中，则需要人工制定恰当、合理的施工方案以及应对措施，提高建筑工程的安全系数。
3.2转换大梁
在高层建筑中，梁式转换层需要根据建筑的整体功能进行设计与施工。在设计梁式转换层时，要计算转换层的受力参数，然后根据建筑整体竖向的荷载力，或者是建筑中剪力墙的位置等因素，做好转换层各个部件之间、转换层与建筑物之间的衔接以及整合，提高建筑物的稳定性。除此之外，为了将建筑物各个楼板间的负载能力提高，就必须系统的分析转换层结构的强度以及刚度等数据，以保证建筑物能够实现均衡受力，并达到专业的设计要求，保证高层建筑的稳定性。
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3.3下料绑扎
在梁式转换层中，转换梁中的纵向钢筋数量多、排数多并且直径较大，因此在实际施工的过程中，需要做好加长处理的准备工作，并且要及时的调整钢筋的疏密程度。开展腰筋绑扎工作时，必须严格按照受拉钢筋锚固的要求，将其锚固在两端的柱子中，所以必须严格的控制钢筋下料和绑扎的施工环节。设计时，必须保障梁式转换层中的每一道程序，和所下放的材料都能达到专业的标准，并对应设计方案。为了保障梁式转换层能够达到设计方案的要求，就需要在施工之前将布局进行简单的排列，检查存在的漏洞与不足，及时采取应对措施，避免在下料施工的过程中，出现不符合既定规则的现象，影响转换梁中钢筋绑扎的效果，最终影响转换层整体的抗震效果。
3.4计算数据
高层建筑的设计，必须保障其稳定性，因此做好梁式转换层的设计工作，能够有效的提高建筑整体的科学性以及合理性。在设计工作中，可以将平面有限元作为基础的计算工具，分析建筑物中的不同参数，然后根据以往的工作经验，判断影响整个建筑物结构的主要因素，然后准确的将建筑物的层数计算出来。此外，为了能够保障计算的结果和建筑物的实际情况保持一致，需要建立建筑物平面中刚度实施的三维空间盒子模型，提报相关数据的有效性。在计算转换层截面时，若上部普通的框架被转换梁承受，那么在常用截面的尺寸范围内，转换梁承受的力与普通量承受的力大致相同，因此就可以按照普通梁的截面计算方式来计算钢筋的配比情况[2]。
4 梁式转换层在设计中应注意的问题
4.1转换层的竖向布置
梁式转换层的机构，可以根据建筑物的实际受力情况以及功能需要进行相应的变化，在实现转换建筑物功能的同时，可以在楼层的局部安装转换层，既可以将转换层自身的空间作为技术的储备层，也可以将其作为普通的使用层，但是实现这一功能的前提，就是必须保障梁式转换层的刚度达到应用标准。
另外，在一些规模较大的建筑物之中，如果是大底盘楼层，转换层就应该设置在裙房的屋面层，同时加大梁的厚度以及尺寸，避免出现刚度较差的楼层，减小转换层的功能。在一些框架剪力墙的建筑中，转换层7度区的位置不能高于建筑物的第五层，8度区域的设计应在第三层以下，如果在转换层在实际的设置中，没有按照上述的规定，就属于不合格的操作，应及时财务应急措施进行补救。
4.2转换层的抗震设计
在高层建筑中，一些梁式转换层会受到建筑物高度方向荷载力的影响，破坏转换梁等结构，改变转换层的实际承载力，影响建筑物整体的稳定性，因此需要对转换层进行扛着设计。
在抗震中，会降低转换层的一部分功能。框支剪力墙的位置如果处于建筑物三层以上，那么就会有效的提高剪力墙以及支柱的抗震级别，如果转换层的抗震效果以及处于特一级别，则不需要再次提升。对于剪力墙以及支柱底部的框架而言，如果外围是密柱框架，那么也不需要提升其抗震效果。梁式转换层的构件，需要调整在水平地震情况下的作用内力，若已经达到水平抗震的效果，就需要及时的补充竖向地震情况下的作用内力。
4.3转换层的楼板设计
在梁式转换层的设计中，剪力墙可以分为上、下两个部分，对于这两个不同的部分而言，二者的受力情况也存在一定的差距。在上部分的建筑物中，由于外荷载力会产生水平力，这种水平力具有自身的分配原则，能够依据剪力墙的实际刚度分配内力。而在建筑物的下部分，剪力墙的刚度与框支柱的刚度存在差异，前者承担水平的剪力，导致转换层承受不均匀的荷载力。转换层在楼板的设计中扮演中重要的角色，例如：它需要重分配建筑物上下部分的剪力，因此转换层楼板必须保障自身的刚度，才可以更好的完成相关工作[3]。
5 梁式转换层的实际应用
5.1托柱形式的转换层设计
当梁式转换层在支撑上部分的框架时，需要严格控制转换层截面的尺寸范围，并且在这种情况下，转换梁与普通量的受力大体一致，就可以使用普通梁截面的计算方式计算相关数据的参数，然后配比钢筋的数量。但是，当转换梁在支撑斜杆框架时，转换梁就会承担轴向拉力，这时可以通过偏心受拉的构件计算转换梁的截面。
5.2托墙形式的转换层设计
转换梁处支撑框架之外，还有支撑墙体的作用。当转换梁在支撑上部分的墙体时，它的受力特征以及破坏形态会表现为深梁，然而转换梁的主要涉及方式为使用应力截面，或者采用深梁截面的方式，在计算纵向钢筋之后，需要按照转换梁的整体进行布置。由于在布置钢筋时转换梁的内力较大，使底部的钢筋武大截断或者弯曲，就需要将其完全插曲支座内。
建筑物中，上部的墙体会有相对较多的门窗和满跨，因此转换梁在支撑上部墙体时，转换梁截面的设计方式主要是使用应力截面以及深梁截面，同时纵向钢筋的整体分布，需要按照钢筋下部的结构进行。当转换梁支撑墙体的墙肘时，可以按照普通量的截面额计算方式计算来计算钢筋的实际配比，但是纵向的钢筋则需要依据普通梁的分布方式，将其置于转换梁的底部。一般情况下，高层建筑中的梁式转换层，需要根据实际的施工要求设计，分析各个施工阶段的相关数据，从而直观的将建筑物整体的受力情况呈现出来，实现梁式转换层的作用[4]。
结语
综上所述，近年来我国的城镇化速度在不断的加快，高层建筑的数量也在随之增加。由于高层建筑的结构较为发杂，同时还要集多种功能与一身，因此需要格外注意建筑物的稳定性。将梁式转换层应用在建筑中，能够实现建筑物中各个功能区域的转换，并使建筑物从上到下的受力更加均匀，提高建筑物的稳定性，推动建筑行业的发展。
参考文献
[1]谈鑫.高层建筑梁式转换层结构设计理论及其应用研究[J].建材与装饰,2015,52:85-86.
[2]叶永红.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用探索[J].四川水泥,2016,07:113.
[3]周瑞民.高层建筑梁式转换层结构设计的原理及其应用分析[J].科技创新导报,2014,04:67.
[4]袁启良.梁式转换复杂高层建筑结构抗震设计研究[D].湖南大学,2014.
作者简介
吴高杰（1972 11—），男，汉族，籍贯：广西桂林市灌阳县，单位：广西灌阳县建筑设计室。
论文作者:吴高杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/6
标签：建筑物论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 受力论文; 截面论文; 钢筋论文; 稳定性论文; 《基层建设》2017年第19期论文;