摘要：我国城市化进程不断加快，市场经济体制日益完善。在此同时，我国建筑行业也取得不错的成绩，先进的生产设备在施工中得到充分利用。人们生活水平的提升对建筑物的要求也趋于严格。本文探究转换层结构原理及其应用，从而提高高层建筑的安全性与稳定性。
关键词：高层建筑；梁式转换层；设计原理
0引言
在现代城市的建设呈现高速发展的态势下，社会和公众也对建筑物的建筑形式有了不一样的需求，而城市的用地却还是一如既往的紧张，因此就要求同一栋高层建筑需要通过结构的丰富来同时提供多种功能，满足社会和公众的需求。转换层由此应运而生，通过转换层来实现多个功能区的相互独立。转换层在不同功能区之间起到过渡作用，但转换层也会对在一定程度上影响建筑的抗震性能，因此转换层结构的设计尤为重要。
1高层建筑梁式转换层概述
为优化高层建筑的使用功能，要拓宽建筑内部的使用空间，从而满足人们的居住需求。因此大部分施工企业采用梁式转换层的方式。在我国很多高层建筑中，一层与二层是用来当商品用房，二层以上用来住宅，商业用房与住宅用房之间就被称为转换层，以便商品用房与住宅用房之间的结构转换。近年，我国市场经济迅猛发展，梁式转换层的使用空间和范围增加。据研究结果表明，我国80%以上的高层建筑都采用梁式转换层的设计，不仅能增强高层建筑的稳定性，还能保障人们居住与使用期间的安全性。梁式转换层在高层建筑中起到承上启下的作用，不仅可以承载上层的基础结构，还可以成为下部的顶板。具有超强的承载能力，但是在具体施工时，会消耗大量的人力和物力，施工强度大。施工人员在施工前期与后期要充分做好施工方案，管理者要做好现场监督工作，以便取得良好的经济效益
2高层建筑梁式转换层结构设计原理
将转换层设置于高层建筑中，直接影响其竖向刚度，使其发生突变，对于抗震情况而言，在转换层上下存在薄弱部位，对于抗震较为不利，所以，要对建筑物坚固性进行有效增强，必须严格遵守相关原则对转换层进行设计。
2.1减少转换
在对高层建筑梁式转换层进行设计的过程中，若上下部主体结构呈竖向，特别是计算框架核心筒结构之中的核心筒时，多多应用上部竖向结构，可以向下落地，突出其持续性特征。
2.2转换结构的优化
要加强建筑的稳固性，必须充分考虑其抗震效果，在开展抗震设计时，必须科学、合理应用扁梁以及斜腹杆桁架等，当发生地震时，这几种部件下框支柱顶端所出现的弯矩较小，同时也出现一定问题，主要是柱剪力过大等。此外，对于重力荷载之下的强度与刚度标准也需要做到足够重视。
2.3传力直接
该方式发挥着非常重要的作用，通过其应用能够更好转换整个建筑结构，在设计高层建筑转换层上下主体竖向结构过程中，尽量避免复杂多级转换的发生，为水平转换结构的直接传力提供重要保障，尽可能避免应用间接传力，对于转换抗震后板比较不利，如果上下柱网无法对齐的现象出现，通常进行箱型转换。
2.4保证强度
在设计高层转换层的时候，对刚度以及梁的高度提出相关要求，需要具有比较强的刚度，同时梁的高度必须超过跨度的六分之一，在此条件下，当建立转换层以及下部主体之时，可以保证内力分配均匀。此外，对于转换梁与剪力墙柱而言，其受力特性比较强，能够为结构转换提供相应帮助。
3转换层结构的设计原则
在进行高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，需要注重转换层上下竖向结构的合理设置，保证落地剪力墙的数量百分比，以此来解决建筑竖向结构构件的刚度突变，如果无法进行内部结构的合理设置，将会导致该高层建筑的竖向刚度发生突变性的转变，出现抗震不利的薄弱点，影响该高层建筑整体结构的抗震性。
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在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，最应当遵循的原则就是对转换层的上层和下层的两部分建筑的刚度比进行严格的控制，通过对它们刚度比的控制，来使整体建筑竖向构件的抗侧力能够得以提升，从而降低整体建筑竖向构件的刚度突变性，如此一来可以使整个高层建筑混凝土结构的整体性，刚度比，位移比满足规范要求。在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，还应当通过设计来使高层建筑上部建筑的竖向构件相对减少，以此来降低转换层结构的刚度差值，进而有效避免混凝土结构转换层的刚度发生突变性的转换，以此来实现高层建筑混凝土结构转换层较难实现的抗震性功能，使高层建筑的抗震需求得到最大程度上的满足。
在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，还应当对转换层梁柱截面进行重点的设计与控制，一般而言，转换梁高度不应小于其计算跨度的1/8，，截面宽度不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。转换梁也不宜开洞，若无法避免，洞口边离开支座柱边的距离不宜小于梁截面高度，被洞口削弱的截面也应进行承载力验算，并予以加强。转换柱在满足普通柱的抗震要求之外，对截面，最小箍筋直径，箍筋间距以及体积配股率提出了更高的要求。
4高层建筑中梁式转换层设计存在的不足
4.1抗震性能减弱
虽然转换板的厚度增加，建筑物的质量也在提升，但是在面临较强地震时，防震能力弱。研究表明，厚度较高的转换层在遭受地震时，上下相邻的结构层很容易开裂、混凝土也会脱落。如在厚板与地震的共同作用下，会产生严重的破坏，例如冲切或者剪切等，影响整体工程的质量，从而危及人们的居住安全。
4.2结构体系不合理
对于采用转换层技术的高层建筑来讲。设计师在进行设计前期，需要充分考虑转换层中楼层与整体空间的联系和结构特征。对建筑物的承载能力要严格把控。在正常情况下，转换层上方的楼层与下方的楼层刚度不一致，设计师在设计时，要采取科学有效的方式进行处理。降低转换层上下层之间的距离与与承载力度。达到抗寒、抗震的效果。转换层设计过程是整体施工中最重要的环节，设计师在进行设计时经常会忽略小细节，导致施工过程出现问题，从而影响整体工程的进展。
5高层建筑梁式转换层结构设计优化
5.1高层建筑中应用钢骨混凝土转换结构
当前，高层建筑层数不断增多，从几十层到上百层，所以，对于转换结构而言，必定会承受更多层数的楼层，在一定程度上增大转换构件尺寸，导致建筑层高与其使用空间受到相应限制，针对此，在制作转换构件的时候，应该选择与应用新型材料，钢骨混凝土便是一种新型材料，将其应用于施工过程中，得到良好效果。在施工过程中，对钢骨架进行相应应用，由此在很大程度上减小了转换梁截面尺寸，同时大大提高转换梁刚度、承载力以及抗震力等各种性能。因为将钢骨混凝土应用于施工过程中，使其作用得到充分发挥，在一定程度上加快施工速度，有效减少支模与绑扎钢筋所需时间与人力。
5.2预应力混凝土转换层
将预应力混凝土结构应用于建筑之中，可以使其作用与优势得到充分发挥，主要包括截面尺寸小、自重轻、所应用的钢材少以及跨度大等。针对施工过程而言，具有较为突出的复杂性，正是因为如此，在较大程度上提高了预应力材料成本，不过相信在预应力技术不断提升与广泛应用的过程中，将使材料成本与建设成本有所减少。在进行具体应用的过程中，将钢骨混凝土作为原材料进行转换梁制作时所应用的成本，相较于钢筋混凝土结构，两者差异较大。当前，在我国高层建筑中，广泛应用预应力转换梁。
6结语
综上所述，通过探讨高层建筑梁式转换层结构设计原理与应用发现，在设计高层建筑梁式转换层结构时，必须做好充足准备，第一步要做的便是全面掌握相关理论知识，然后将其应用于实际设计之中，落实于细节之处，尽可能防止出现安全隐患。对于设计人员而言，必须全面分析与总结设计缺陷，在第一时间对其进行调整与改善，积累设计经验教训，以此为依据开展建筑工程施工，促进建筑行业健康长远发展。
参考文献：
[1]乔振伟.高层建筑梁式转换层施工方案优化设计及工程应用[D].安徽理工大学，2013
[2]李永贵.高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术研究[D].湖南大学，2006.
[3]乔振伟.高层建筑梁式转换层施工方案优化设计及工程应用[D].安徽理工大学，2013.
论文作者:陈伟杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/15
标签：高层建筑论文; 刚度论文; 结构论文; 截面论文; 过程中论文; 建筑论文; 混凝土结构论文; 《基层建设》2018年第36期论文;