摘要：随着近年来我国城市化进程的加速推进，高层建筑工程的钢筋混凝土结构，往往具有跨度大、高度高以及自重大等特点，同时也给高层建筑结构设计中的梁式转换层结构设计提出了更高的要求。本文结合工程案例，对梁式转换层建筑结构的设计要点进行分析，供同类工程参考。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计
在高层建筑施工过程中。常见的结构形式底层为公共娱乐场所或商场，上部为民用住宅。上部空间可以通过使用比较多的墙体来对空间进行分割。下部则设计为空间结构更加灵活的大柱网结构。这样，建筑的上部结构和下部结构之间的结构差异比较大，为了达到设计要求，需要设计转换层结构。常见的转换层结构主要包括梁式转换层结构、桁架转换层结构、厚板转换层结构等。在实际工程中，要求结合实际的建筑布局情况合理设计转换层结构。
1. 高层建筑梁式转换层结构模式的特点
不同的转换层由于结构模式不同，其抗震性能与传力性能都有一定的区别梁式转换层结构计算比较方便，传力直接、明确，传力路径较清晰，施工简便，有很好的受力性能，构造单一，工作可靠等。但是当转换梁有很大的跨度时，在转换梁的截面、质量与抗侧刚度等要求上也比较大，因此，地震反应也较大。板式
转换结构的上部布置简便，结构计算难度较大，传力不清晰，受力繁杂，而且厚板的刚度与质量比较集中，地震有强烈反应。架式转换结构的特点是传力明确和途径清晰，开洞和管道设置比较简单，而且转换析架的大小与位置比较灵活，让转换层空间得到充分利用。其自重比转换梁与抗侧力刚度较小，这样高层建筑中带析架式转换层的质量与刚度比较缓和，地震反应和待转换梁的高层相比，也小很多。箱形转换结构的组成部分主要有双向托梁、单向托梁以及较厚的上下层楼板等，箱形转换结构有很大的侧向刚度，因此，在房屋结构中不常用。
2梁式转换层结构的设计遵循原则
2.1尽可能减少需要结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，梁式转换层的转换构件越少，所造成的刚度突变也越小，从而减小于转换层构对结构抗震性能的影响。
2.2梁式转换层结构设计时，要确保转换层具有足够的刚度，一般情况下，设计转换梁的高度不得小于跨度的六分之一，以确保内力在转换层结构和下部构件中能够合理分配，以确保转换柱和转换梁具有良好的受力性能。
2.3梁式转换层结构设计时，应采用“楼板在平面内刚度无限大”的假定，确保剪力墙和所有框支柱位移相等，水平力按照落地剪力墙和框支柱的刚度比进行分配。由于转换层楼板需要将上部结构的水平剪力传递到下部结构中，其本身需要承受较大的竖向荷载和平面内剪力，转换层楼板在自身平面内应力的影响下，存在较为显著的变形，因此需要确保转换层楼板具有足够的刚度。
2.4 选择适宜的转换层结构位置
在设计梁式转换层整体结构时，要控制好转换层位置高度，将其控制在合理、有效范围内，一旦转换层高度比建筑标准要求要高，很容易出现转换层刚度降低、转换梁受力增大等情况，出现这样的情况，很容易出现超筋问题。如果由于建筑物功能转换需求，就需要升高转换层高度，那么可以结合实际情况，适当增加转换层的刚度，在这一工作过程中，必须要按照有关规定进行，决不能私自进行，否则很容易引发出其他方面的问题。
2.5严格计算梁式转换层结构，在设计整体建筑结构中，设计梁式转换层结构作为非常关键的一部分，直接影响到整个建筑结构的耐久性和实用性。所以，
在设计梁式转换层结构中，为了确保梁式转换层结构设计的准确性，要严格计算各项数据。结合建筑物实际受力形态，构建起计算机模型，并通过三维空间分析整体结构模型，确保分析的准确性。
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3、案例分析
3.1工程概况
某商住综合楼，总建筑面积为28650㎡，地下室2层，地上30层。其中裙房 1 ～ 4 层为商业楼层，1 层层高是 4.8m，2 ～ 4层层高均是 3.6m，5 ～ 30 层为住宅，层高均为3m。由于该工程为综合性质较的高层建筑，上下建筑功能不同，需要竖向空间具有不同形式的空间组合。由于5 层以上为住宅，所需的空间分隔较多，故采用框架 - 剪力墙结构。关于该工程的结构选型，由于梁式转换相对箱型、厚板更为简单、经济。因此，本工程选择了梁式转换的结构转换方式。最后，该工程结构形式确定为带梁式转换层的部分框支剪力墙结构。4 层设置结构转换层兼设备层，转换层以上为住宅楼（纯剪力墙结构），以下为框架—剪力墙结构。
3.2梁式转换层结构的设计分析
（1）框支梁设计
框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件。在设计框支梁时，加强了配筋。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应的方向的截面宽度。框支梁的上、下纵筋的配筋率一般为0.8% 左右，腰筋为φ16@200，配箍率为0.9%。
（2）框支柱设计。框支柱截面由轴压比确定，截面宽度不应小于 450mm；截面高度不宜小于转换梁跨度的1/12。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配。底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加。因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。另外，为了加强转换层上下连接，框支柱上部墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层；其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层梁板内，满足锚固要求。框支柱的配筋率一般为1.3%，配箍率为 1.64% 左右。
（3）抗震等级的设计与确定。当剪力墙转换层结构设置在三层以上时，为了保证设计的安全性，框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级。另外，在8度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。抗震设计时，转换梁、柱的节点核心区应进行抗震验算。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在对有抗震设防要求的建筑进行结构平面布置时，
可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成框支墙与落地剪力墙协同工作的受力体系。该工程上部为纯剪力墙结构，底部为体型规则、简单的框架—剪力墙结构。南北向刚度中心与质量中心偏差不超过2米，东西向完全对称，为了增强抗扭效果，除核心筒外的其余剪力墙应尽量沿周边均匀、分散布置。
（4）转换层楼板设计。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务，并且由于转换层楼板自身平面内受力很大，而变形也很大。所以，转换层楼板必须有足够的刚度作保证。本工程在转换层的上层楼板及剪力墙，均采用特别加强加大板厚及配双层钢筋，以利于该层内力的传递和重分布。转换层楼板采用 C55 混凝土，楼板厚为 180mm，配 φ10@160 双层双向的钢筋，配筋率为 0.28%。底部墙厚，加强部位不小于200，落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚。
4结语
梁式转换层是一个复杂的结构体系，上下刚度与质量分布不均，且传力通道不固定。针对以上特征，为确保转换层结构设计质量，需从结构形态和受力人手，明确设计计算要点以及截面设计等相关要求，在遵循设计规范的基础上，采取合理的设计方法，从根本上提升结构刚度，达到保证转换层结构稳定、安全的目的。
参考文献：
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[2]陈光谦.高层建筑梁式转换层施工技术探讨[J].居业,2017(05):95-96.
[3]胡建荣.梁式转换层的高层建筑结构设计与研究[J].价值工程,2017,36(10):117-119.
论文作者:谢杰文
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
标签：结构论文; 刚度论文; 楼板论文; 剪力论文; 支柱论文; 剪力墙论文; 受力论文; 《基层建设》2018年第14期论文;