朱政
（湖北省城建设计院有限公司，湖北武汉430051）
摘要：本文概述了梁式转换层结构的设计要求和原则，并在此基础上进一步探讨了高层建筑梁式转换层结构的设计和构造方法，希望能对从事相关行业的工作人员提供参考。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计
前言
转换层结构是结构转换的楼层设置的水平转换构件，转换层结构将整体建筑结构分开，实现上下采取不同的结构形式，下部形成较大的空间结构满足商用刚度较小的框架结构；上部结构形式根据住宅或小型公寓、宾馆等使用功能灵活设置。建筑结构中由于转换层的设置造成沿建筑物高度方向刚度的均匀性受到破坏，导致传力路线曲折、应力集中和变形集中，决定转换层结构的重要性，需要应用合理的设计方法和措施保证转换层结构的安全可靠。
14梁式转换层结构的受力特点
高层建筑转换层的主要功能是把上部小房间开间竖向结构的荷载传递到下部大开间的竖向结构上，由于竖向结构的上下结构不连续贯通导致竖向构件传力的不直接，转换层上、下楼层的抗侧刚度发生突变，造成整个建筑的结构受力复杂。容易在地震发生时转换层机构出现薄弱层和软弱层，引发建筑结构的倒塌。
2 高层建筑梁式转换层结构的设计原则
2.1 转换层的竖向布置
转换结构可以根据不同建筑物对于功能的要求，在楼层进行局部的转换层布置，也可以根据建筑物对于结构传力的需要，沿着高度方向进行多处或者一处的灵活布置，其自身的空间可以用作技术设备层，也可以当作正常使用的楼层，但是无论使用哪种布置方法，均要确保转换层达到指定的硬度，避免房屋纵向的硬度产生很大的差异。当房屋比较高柔时，其总体的硬度或许不达标。比如框架—筒体架构的高层房屋，此时就能够在房屋纵向的恰当地方增添加强层，此种水平刚性楼层可以在很大程度上增强总体房屋架构的弯曲效应，而此种状况下的转换层的设置便能够和房屋的设施层与加强层等加以整体设计。对部分底盘面积大并且楼塔比较多的高层商用房屋而言，楼塔的转换层应当设计在裙房的屋面层，而且为了防止中间有硬度十分小的楼层，要进一步加大屋面的板、梁厚度和尺寸，从而减小震害。在对一些部分框支剪力墙的高层建筑进行转换层设计时，峪度区的转换层位置不能超过第3 层，喻度区的转换层位置也最好不要超过第5层。
2.2转换结构构件在平面上的布置
为了解决上、下层柱列的疏密度不均匀的问题，并扩大底层入口，可以在平面角筒上或者周边列柱上布置相应的水平转换构件[见图1（a）、（b）] 。当建筑平面和芯筒都呈圆形时，转换层构件可以进行放射性的布置[见图1（c）]。当建筑要求内部空间要尽量的敞开且自由时，有两种设计方法：淤沿着纵向和横向进行转换梁的平行布置[见图1（d）、（e）] ，也可以沿着这两个方向进行双向布置[见图1（f）]；于相邻层进行互相垂直的布置，或者根据建筑平面柱网的变化进行合理布置[见图1（g）、（h）] ；需要注意的是，当转换梁上部是剪力墙的时候，最好不要采用梁搭梁的间接传力形式，并且必须设置有支撑柱，另一方面，为了避免大梁受到过大的扭矩，转换梁上部的构件最好要落到其中面上。
图1
2.3转换层的结构布置
诸多的探究与核算剖析证明，高层房屋的转换层地点愈高，其转换层上半部分的内力与下半部分的内力传输通道与上半部分的刚性与下半部分的刚性的突然变化就更大并且落地简体与剪力墙也较易产生受弯裂缝，进而增大框支柱的内力，造成转换层上半部分周边的墙体较易被破坏。此外，高层房屋的转换层地点愈高，房屋总体的抗震性也会愈弱。因此，在对高层房屋转换层的架构加以设计时，其上半部分架构与下半部分架构的侧向刚性比应当达到高规附录E的要求。底盘部分带转换层架构，应当在转换层的上面设计安全、稳定的转换构件确保其纵向的构件不会持续贯通落地，依照当前的探究结果而项目实际建设经验来说，转换构建能够运用箱型架构、大梁、一定厚度的木板、桁架等方式。
3高层建筑梁式转换层结构的设计与构造方法
3.1转换梁的截面设计方法
（1）普通梁截面设计方法
这种设计方法是目前运用比较普遍的一种，其主要是借助相关的计算分析程序例如TAT、PKPM系列辅助软件和TBSA等对转换梁内力进行计算，再根据计算结果确定受构件的承载力。
（2）偏心受拉构件截面设计方法
偏心受拉构件截面设计方法的重点在于截面应力的换算，即将转换梁截面上的应力通过有限元分析计算出，然后再将其换算成相应的截面内力，但是这种换算在实际操作起来比较困难。如果实际条件下很难对梁式转换层结构进行有限元分析，可以用表格计算的方式代替，再进行截面内力的换算。
（3）深梁截面设计方法
转换梁是一种介于深梁和普通梁之间的梁，在实际工程中其高跨比介于1/8～1/6 之间，所以其破坏形态和受力特征与深梁有着很多相似之处，如果转换梁的破坏形态和受力特征表现为深梁，则可以参考深梁的截面设计方法进行设计。
（4）应力截面设计方法
对转换梁进行有限元分析计算可以得到其应力大小和分布规律，为了能够更好的利用计算结果对截面的配筋进行计算，需要做出以下假定：淤受压区混凝土的强度达到了轴心抗压强度的设计值；于钢筋达到了其屈服强度设计值；盂在进行换算时不考虑混凝土的抗拉作用，由钢筋承担所有的拉力。
3.2转换梁的设计与构造要求
为了使转换梁具有比较合适的含箍率以及避免出现脆性破坏，其截面尺寸最好通过剪压比进行计算后确定。转换梁最好不要开洞，如果设计需要开洞，则洞口的位置最好设在轴和梁中部附近，为了提高转换梁的抗剪性能，洞口的上、下弦杆要采取一定的加固措施，如果洞口内力比较大，则可以采用型钢构件进行加固处理。另外，箍筋要进行加密，在上、下弦杆箍筋计算时最好将剪力的设计值乘上放大系数1.2。
用于转换梁施工的混凝土强度等级最低要达到C30强度。转换梁中纵向钢筋最好不要留有接头，如果有接头也要用机械连接，而且在同一个截面中，钢筋的接头面积不能超过整个主筋截面面积的一半，接头的位置的选取也要充分考虑，要避开一些受力较大的部位、梁上拖柱部位以及上部剪力墙开洞的部位。转换梁下部的主筋要全部贯穿并且伸入到柱体内部，上部的主筋则最好保证有一半是能够沿梁贯穿的。在距离转换梁支座边距柱1.5倍梁高度或者0.2倍梁净跨范围内的转换梁箍筋都要进行加密，加密区的箍筋间距要小于100mm，直径最小要达到10mm。
3.3框支柱的设计与构造要求
在进行转换层结构抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩要乘上放大系数，放大系数值跟地震等级有关，并且在配筋时也要按照放大后的柱顶弯矩进行设计。在地震组合时，一级地震作用下框支柱所承受的轴力设计值要乘以1.50的放大系数，二级地震时要乘以1.25。在对框支柱的剪力进行调整时，其所承受的地震剪力标准要根据下列规定进行合理采用：淤框支层为1～2 层且框支柱数目少于10根时，每层的每根柱所承受的剪力应当取基底剪力2%；于当框支层不小于3层时，各层的每根支柱所承受的剪力应当取基底剪力的3%；盂当框支层为1～2层并且框支柱的数目不少于10根时，每层每根柱所承受的剪力之和应当取基底剪力的20%；榆当框支层多于3层时，每层框支柱承受的剪力之和应取基底剪力的30%。当框支柱剪力做出调整后，其柱端梁弯矩和剪力以及框支柱的弯矩也应做出相应的调整，框支柱轴力可以不调整。
4结语
总而言之，梁式转换层在多功能高层建筑中发挥稳定结构的重要作用，需要根据建设需求结合成功经验及数据计算公式严格验算设计数据，实现结构优化设计，保证高层建筑的稳定性。
参考文献：
[1]彭昕．梁式转换层结构设计分析[J]．民营科技.2011（01）
[2]邱龙斌．关于高层建筑梁式转换层结构设计分析[J]．河南建材，2014（06）
[3]王少华．高层建筑梁式转换层结构的设计[J]．江西建材，2014（01）
论文作者:朱政
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月上
论文发表时间:2016/8/31
标签：剪力论文; 结构论文; 截面论文; 构件论文; 支柱论文; 方法论文; 高层建筑论文; 《建筑建材装饰》2015年9月上论文;