高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用

严伟伟

【摘要】梁式转换层在高层建筑中的应用十分广泛，在实际设计中应当尽可能的减少高层建筑的竖向构件，并且实现转换柱和剪力墙的对称布置，同时，合理控制转换层的结构位置高度。此外，保证梁式轉换层的结构刚度也很重要。本文对此进行了分析研究。

【关键词】高层建筑；梁式转换层；结构；设计；原理；应用

梁式转换层在高层建筑中的应用十分广泛，它不仅传力模式简单、直接、明确，在实际工程应用中对于设计、计算、分析也较为明晰，在施工中也比较容易实现。对于梁式转换层设计原理及具体应用有详尽的分析将能够帮助这种结构更好的在实际工程中发挥效用。

一、转换层结构设计的原则

1. 减少高层建筑的竖向构件

在高层建筑梁式转换层的结构设计中，首先需要遵循的原则便是建设高层建筑中的竖向构件。竖向构件的数量越多，可以进行转换的功能结构相对就会越少，这会直接影响梁式转换层的刚度，会对于建筑体的抗震性与稳定性带来直接的影响，甚至会留下安全隐患。高层建筑的转换层可以根据建筑体的结构特征以及功能特性进行合适的布设，这样才能够保障建筑体的安全性与稳定性。

2. 对称布置转换柱和剪力墙

想要保障梁式转换层的安全与稳定，转换柱与剪力墙间的位置布设非常重要。最合理的便是采取转换柱与剪力墙的对称布置，以这种方式能够极大的保障梁式转换层的稳定性。转换柱最好处于转换梁正中的位置，这样当转换梁发生形变时，不至于对于转换柱构成太大影响，梁式转换层的稳定性仍然能够有所保障。

3. 保证梁式转换层的结构刚度

梁式转换层的结构刚度是保障转换层抗震性与稳定性的基础，这一点必须得到保证。梁式转换层在施工时必须选择性能最佳的混凝土，这样才能够让转换层更好的实现转换作用。此外，对于转换柱和剪力墙在进行结构设计时也要充分考虑二者的受力情况，只有科学合理的设计才能够使整个结构具备良好的稳定性，这也是建筑体抗震性能的保障所在。

4. 转换层结构位置不能过高

在结构设计中转换层结构的位置一定要合理，不能过高，否则转换层的受力会过大，很容易形成安全隐患。转换层的位置高度必须控制在合理的范畴内，其高度一旦超过建筑体的标准，整个转换层的刚度会直接降低，转换梁与转换柱的受力也会增大，这就很容易产生超筋以及形变问题，甚至会影响建筑体的抗震性能。因此，转换层的高度一定要控制在合理的范畴内，这样才能够保障梁式转换层的整体稳定性。

5. 对梁式转换层的结构进行严格计算

梁式转换层结构设计是整个建筑结构设计中比较重要的一个部分，对整个建筑结构的安全性和实用性有着比较重要的影响。因此，在对梁式转换层结构进行设计的过程中，为了保证梁式转换层结构设计的合理性和准确性，一定要对在相关数据进行严格计算。在根据建筑物的实际受力变形状态构建计算模型的时候，应该通过三维空间的整体结构对模型进行整体分析，应用有限元的方法来对转换结构实施局部的补充和计算，务必确保设计计算的准确性。

二、梁式转换层结构设计和构造

1. 结构形式

梁式转换层在实际工程中的应用十分广泛，它的力量传导途径通常是从剪力墙到转换梁，然后再传导到转换柱，这种传力模式不仅简单、直接、明确，在实际工程应用中对于设计、计算、分析也较为明晰，在施工中也比较容易实现。正是因为这些优越性使得梁式转换层的应用十分广泛。与此同时，它也存在一些局限性，当结构的上下轴线布置错位时转换梁的数量就需要增加，这会直接使得整个结构的受力情况变得复杂。想要避免这一点，在结构形式的设计上必须合理，这样才能够让梁式转换层更好的发挥其功效。

2. 受力机理和设计分析

梁式转换层的受力机理通常是从剪力墙到转换梁，然后再传导到转换柱，对于受力机理的了解能够帮我们在计算分析时更有针对性。梁式转换层在实际使用时必须对于转换梁、转换柱的数量有合理的计算分析，对于承托层数也要有合理的设计，这样才能够让整个梁式转换层更稳定的发挥其功效。

3. 梁式转换层设计要求

梁式转换层在具体的设计中必须结构建筑体的结构特征以及建筑要求，同时，结构建筑体的功能以及整个转换体的力量传导模式，在合理的高度范围内灵活的布置一个或者多个转换层结构。此外，在具体的设计中对于转换层结构的刚度也要有所保障，这是建筑体抗震性的基石所在。这些都应当在具体设计中重点考虑。

三、工程实例分析

1. 工程概况

某建筑工程项目1#楼地上三十层，两层地下车库，1～2层为商业裙楼，转换层设置在裙楼屋面，3～30层为塔楼，屋面以上有一层电梯机房，建筑总宽度是27m，总长度是41m，室内外高差是0.15m，建筑高度是95.9m，总建筑面积是20761m2，商业面积是1384m2，住宅19377m2，此工程设计使用期限是50年，抗震设防烈度是6度，场地类别是Ⅰ1类。

2. 梁式转换层结构设计

在此工程中，采用梁式转换层设计，以保证传力更加明确、直接；计算相对比较简单，施工方便。在布置转换梁上，只对少数部分布置二级转换，二级转换传力相对复杂，应该尽量避免。在进行结构布置的时候，尽量使转换梁与墙、柱中心线重合，以减小偏心作用带来的影响。此项目因为所处的位置商业价值高，所以采用了大转换，转换剪力墙的比例达到80%。设计的时候采用了加厚落地剪力墙的方式调整转换层上下的刚度比，使其符合规范要求。

结 语：梁式转换层在高层建筑中的应用十分广泛，在实际设计中应当尽可能的减少高层建筑的竖向构件，并且实现转换柱和剪力墙的对称布置，同时，合理控制转换层的结构位置高度。此外，保证梁式转换层的结构刚度也很重要。这些设计方法都能够显著提升梁式转换层的安全性与稳定性。

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