摘要：随着社会经济的快速发展，高层建筑物的数量也持续增加。高层建筑转换层的设置时为了满足结构底部大空间的使用要求，梁式转换层结构作为高层建筑中能够实现垂直转换的构件得以广泛应用。文章总结了梁式转换层的设计原则和计算要求，并从结构布置的角度分析了设计要点。
关键词：高层建筑；梁式转换层；设计要点
引言：当前，随着我国城市化进程的不断加快，城市建设规模得到了扩大，人们对生活水平及质量也随之提升和发展。进而，人们对于高层建筑的多功能需求越来越多。于此，很多的高层建筑采用了梁式转换层的结构来进行设计与规划，进而提升了整个高层建筑的实用性，为人们的生活提供了更多的便捷。梁式转换层建筑结构式现如今最为流行的建筑结构设计，本文对梁式转换层结构设计的原理和应用进行了分析。
一、转换层概述
建筑物某楼层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构（设备）类型，并通过该楼层进行结构（设备）转换，则该楼层称为结构（设备）转换层。转换层常用的结构形式包括梁式、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱形和板式。转换层在建筑上具有提供大的室内空。间；为建筑物提供大的入口；在高层建筑中部提供大空间等功能。按结构功能，转换层可分为三类：
1.1上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变，但是通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，并常用于外框筒的下层，形成较大的入口。
1.2上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构，它将上部剪力墙转换为下部的框架，以创造一个较大的内部自由空间。
1.3同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。
二、高层建筑梁式转换层设计要点
2.1结构竖向布置
在布置转换层结构时，可结根据结构传力和建筑功能结合布置，在楼层局部进行转换层的布置或者灵活布置多处、沿着高层建筑某一高度方向布置，且该空间不但能作为一个正常使用的楼层，还可以作为技术设备层，值得注意的是该转换层的刚度必须够强，避免沿竖向刚度过大。对于框支剪力墙高层建筑结构，其转换层7度区以不超过第5层为宜，8度区以不超过第3层为宜，除增加剪力墙数量外还可调整增加其厚度，使转换层下部剪力墙厚度大于上部厚度。结构中，底部的剪力墙不宜设有洞口，以免削弱刚度。如果转换层的位置与规定相悖，则应及时采取措施处理，以免造成不可估量的损失。
2.2构造布置与措施
应协调转换层上下部分结构布置，使转换结构的数量尽量减缩且处于建筑中的较低位置，转换构架尽量靠近支座便于内力的竖向传递。设计要保证框支层上剪力墙洞口上部的连梁形成强剪弱弯，梁内配置交叉斜筋且配筋充分，对于有二次转换梁的转换层，转换主梁在剪跨比较小的区段易出现剪切破坏，荷载经多次传递二次转换梁引起应力相对复杂，次梁正交部位截面应变分布复杂，主梁容易在水平作用力下大角度扭动，梁端形成裂缝，故结构设计布置中应尽量避免二次转换。薄弱部位楼板的平面内变形对结构受力的影响要考虑到结构整体分析中，为使刚心与结构质心尽量重合，要通过调整剪彩力墙的布置方式来避免扭转情况的发生。
2.3转换层的抗震设计
在带转换层结构的高层建筑中，因为设置了不同的层转换，建筑物高度方向的刚度就不均匀了，竖向承载力不连续，传力路线曲折，因此，建筑当中有层转换结构的部分抗震能力就较差。抗震计算中，为了保证建筑的安全，应增大转换构件水平地震作用的计算内力，考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应少于15，且应使振型参与质量不小于总质量的90％。在8级抗震设计时，还要考虑到竖向地震作用的影响。
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三、高层建筑梁式转换层结构的设计
3.1梁式转换层结构设计特点
根据我国高层建筑中应用梁式转换层的效果上看，通过应用梁式转换层能够促使高层建筑的上下荷载力保持在一个平衡的状态之中，进而能够有效地避免由于结构发生形变而导致受力不均匀的现象，进而增加了整个结构的稳定性。此外，在设计建筑的过程中，通过在梁式转换层中增设一些管道、通道等线路能够提升整个高层建筑多功能性，为其中的用户提供暖气、水电等相关的保障措施。但是，目前我国带有国内转换层的高层建筑大多采用的都是上部剪力墙、下部框架式的结构，这种形式的设计还需要通过应用相关的转换构建来对高层建筑的结构内力进行重新的分配，进而来调整高层建筑的内部应力，防止其发生形变。
3.2托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
3.3转换层框支柱与框支梁设计
框支柱的轴压比设计关系到结构能否具有足够的延伸性，这关系到结构的抗倒塌能力。在抗震设计中，框支柱轴压比在一级抗震时的应控制在0.7以下，二级抗震应控制在0.75以下而三级抗震时控制在0.8以下。若框支柱的轴压比仅控制在0.85以下则建筑结构不具有抗震性能。
框支梁不仅是保证框支剪力墙抗震性能的关键结构，还是转换层上下结构负载的传力枢纽，受力情况较为复杂，且受力较大，设计时尽量设置较多的冗余储备，否则在竖向剪力的作用中梁柱会遭到破坏。剪力调整：在计算框支柱地震剪力值的时候，可以按照以下标准进行：当框支柱数量不超过十根，框支层是1～2层的时候，其剪力为基底剪力的2%；当框支层为3层以及3层以上的时候，其剪力为基底剪力的3%；当框支柱数量超过十根，框支层是1～2层的时候，其剪力为基底剪力的20%；当框支层为3层以及3层以上的时候，其剪力为基底剪力的30%；在完成框支柱剪力调整之后，一定要对框支柱弯矩进行调整。
四、设计的注意事项
施工可操作性和建筑外观要求在设计时应充分加以考虑。在满足建筑物使用功能要求的基础上，对下部结构应提高其截面尺寸、增加剪力墙、提高混凝土的强度等级，尽量避免转换层与下部结构竖向刚度产生突变。根据上部结构与转换梁共同工作的程度，一般按照完全、部分和没有共同工作三种状态进行，从而保证梁的支座剪力和跨中弯矩与实际情况比较吻合，不会偏差太大。
结束语
在高层建筑的整体设计中，转换层设计是结构设计的重难点，在保证安全的前提下，确保建筑功能、经济指标等目的的实现，同时改善整体结构的受力情况，使整体布局更为合理，因而适用于结构复杂的高层建筑，在实际工程中转换层的受力情况进而几何形状是很复杂的，但梁式转换层的梁柱又是至关重要的结构构件，也是保证结构安全的重要因素之一，作为工程结构设计人员，要根据工程的实际情况，对转换构件的构造要求加强，保证工程的质量与安全。
参考文献：
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[4]郑嘉合.关于高层建筑梁式转换层结构设计要点的研究[J].建筑工程技术与设计，2016.
论文作者:李岳胜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/10
标签：结构论文; 高层建筑论文; 剪力论文; 截面论文; 剪力墙论文; 建筑论文; 支柱论文; 《基层建设》2018年第20期论文;