摘要：在高层建筑中，更多的是利用光束转换层，可以大大减小横截面尺寸，具有优良的抗震性能。文章讨论了高层光束转换层的结构设计，具有一定的参考意义。
关键词：高层建筑;光束转换层;结构设计
一、导言
文章介绍了高层建筑的梁转换层，阐述了高层梁转换层的特点和设计原则。通过分析并结合自身的实际经验和相关的理论知识，对高层梁式转换层结构的设计进行探讨，有一定的借鉴意义。
二、高层建筑光束转换层概述
通过结构功能，转换层可以分为三类：
1、上下层结构类型转换用于剪力墙结构和框架剪力墙结构，将上部剪力墙转换成下部框架，形成更大的内部自由空间。
2、上下柱网，轴线变化。转换层的上下结构没有变化，但下层柱的柱间距被转换层加大形成大的柱网，通常用于外框的下层形成较大的进口。
3、同时转换结构和结构轴的布局。也就是说，上层的剪力墙的结构通过转换层改变为框架，柱网的轴线与上层的轴线偏移，形成上下结构不对齐。
三、高层建筑光束转换层的特点
1、SRC型钢梁与钢筋混凝土梁相比，不仅承载力高，刚度好，而且截面尺寸大大缩小，塑性，耐久性和抗震性能更好。此外，SRC在施工阶段具有良好的刚性和定位准确性，可以减少模具支撑，加快施工进度。目前国内使用SRC成员的实际项目不多，但国外使用较多。
2、预应力混凝土转换层的应用
预应力技术具有许多结构和施工优点，如减小横截面尺寸，控制裂缝和偏转，控制施工阶段的裂缝，减少支撑载荷。因此，预应力混凝土结构非常适用于承重大跨度转换层的施工，具有重量轻，节约钢筋和混凝土的优点。
四、高层建筑梁式转换层设计原则
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，地震作用时在梁式转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，故梁式转换层结构在设计时应遵循以下原则：
1、尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震越有利。
2、设计中应保证转换层有足够的刚度，一般应使梁高度不小于跨度的1/6，才能保证内力在转换层及其下部构件中分配合理，转换梁、剪力墙柱有良好的受力性能，能起到较好的作用。
3、转换层楼板采用了“楼板在平面内刚度无限大”的假定，因而得到了所有框支柱和剪力墙的位移相等水平力按框支柱和落地剪力墙的刚度按比例分配。实际上，转换层楼板要将上部结构的水平剪力传递到底部结构上去，本身承受很大的平面内剪力，同时又承受部分竖向荷载，楼板自身在平面内受力很大，有显著的变形，因此要求楼板要有足够的强度和刚度。
4、转换层以上的剪力墙和柱子应尽量对称布置。梁上立柱应尽量设在转换梁跨中，以免转换梁变形时，在梁上立柱的柱脚处产生较大转角，带动立柱柱脚产生较大变形，引起柱的弯曲及剪切，使立柱产生很大的内力。
5、全面细致的计算作为整体结构中一个重要组成部分，转换结构必须采用符合实际受力变形状态的计算分析，而且应该建立模型进行三维空间整体结构计算分析。或者可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算，此时转换结构以上，至少取两层结构进行局部计算模型，并注意模型边界条件符合实际工作状态。
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五、高层建筑梁式转换层结构设计问题
目前，许多高层建筑，开发商需要更多的建筑物具有完整的建筑特色，建筑师往往也首先想到在建筑设计中使用结构转换层来完成转换功能的上下层。但是，一些结构设计师在实际的转换层设计中似乎无法启动，没有运作，可以按照设计思路，进行结构设计的原则进行设计。与一般结构层相比，转换结构层具有结构重量大，结构层刚性大，几何尺寸过大，力复杂等特点。现有的转换层设计方法主要针对转换梁结构简单，力相对简单，对于复杂的转换梁尚未深入研究。即使是简单的转换梁，它的力学性能还没有完全理解，但往往相互混淆，设计理念不明确，设计原理不准确。对于梁的加固方法的转换也限于普通梁加固方法的应用，导致梁的截面变形过大，钢筋过多，加固结构无法实现，施工难度大等。
六、高层建筑梁式转换层结构设计
1、转换梁截面设计方法
传递梁横截面的设计方法的选择与其受力性能和传递层的形式有关。(1)柱形转换梁截面设计。当转换梁支撑普通框架的上部时，转换梁的常用截面尺寸范围，转换梁的基本力和普通梁相同，根据普通梁的横截面设计加固计算。当传递梁支撑上斜架时，转换梁将承受轴向拉力。此时应进行偏心受拉构件的横截面设计。(2)支持墙体转换梁节段设计。当转换梁的支撑梁的上部没有超过上墙的整个跨度时，转换梁与墙的上部一起工作，其应力特性和破坏模式显示为深梁。在这种情况下，深梁十字应力剖面设计方法的设计方法，以及计算得到的纵向配筋应该沿整个梁高适当的分布形态。
2、组件设计的转换层结构
不仅转印层结构的垂直刚度在转印层附近易于突然变化，而且垂直反向分量的不连续性也应该被关注，因此结构（包括垂直和水平力）发生在转换层及其周围的突变，在强震作用下，易产生脆弱部位。因此，在抗震设计中，除了要控制转换层的上下刚度比外，还应采取措施加强转换层和附近结构部件，包括转换柱，转换梁，底板，两层以保证水平剪力的有效传递和底层结构在强震作用下具有足够的延性。
3、转换梁截面设计方法
目前常用的转换横截面设计方法的结构设计。有：强调部分设计。转换梁的有限元分析结果是应力及其分布规律。为了计算截面的加固，可以直接应用传递梁的有限元分析后的应力分布。假定混凝土的拉伸作用，所有的拉伸荷载都由钢材达到其屈服强度的设计值。混凝土的抗压强度达到轴向抗压强度设计值。
4、转换梁截面设计方法的选择
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算：当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
5、上部框架设计和构造要求
（1）上部框架与转换梁共同工作，可视作一个层层受楼板约束、受连粱空间约束的巨型平面空腹析架。设计时可以加大转换梁上面几层框架粱的刚度，以达到共同承受上部荷载和起到二道设防的作用，同时由一层粱承托变成层层梁承托上都框架柱的工作机制。（2）转换结构上部框架须按强柱弱梁的原则进行设计，确保塑性铰在梁端出现，使柱比梁有更大的安全储备。（3）转换层结构的试验研究表明，与转换梁相连的柱子往往是薄弱环节；转换梁上层框架梁柱受力复杂，应力集中，设计时应根据实际受力情况进行较准确施工模拟计算分析。
七、结束语
高层建筑梁式转换层结构的设计是非常负责的，需要考虑的因素很多，需要设计师在整体和局部都有一定的把控，这样才能保证设计的效果。
参考文献：
[1]张明武.高层综合楼梁式转换层结构设计分析与探讨[J].四川建材.2009（5）.
[2]徐氢清.高层房屋建筑结构分析与探讨[J].中国新技术新产品.2011（20）.
论文作者:李鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
标签：结构论文; 截面论文; 刚度论文; 框架论文; 横截面论文; 高层建筑论文; 方法论文; 《基层建设》2017年第36期论文;