对有梁式转换层的高层建筑结构设计的探究

摘 要 如今，在我国社会经济不断发展的背景下，现代城市规模也在原来的基础上实现了进一步的扩展，人们的生活质量和水平明显提升，从而对高层建筑的使用功能提出了更高的要求。目前，在高层建筑设计过程中为了满足尽可能大的空间要求，梁式转换结构是主要的一种结构形式之一，它具有传力明确，构造设计相当简单，施工方便等优点。随着城市的发展，高层建筑更加注重其使用功能，梁式转换结构也成为高层建筑功能转换的一种常用方法。本文主要针对有梁式转换层的高层建筑结构设计进行了深入的分析，并且通过某市的主次梁转换层的高层建筑设计进行分析，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词 梁式转换层;高层建筑;结构设计

目前，在现代化城市建设不断发展的过程中，高层建筑也开始面向综合性以及体型复杂性的方向不断发展。在一座建筑物当中，其中每一个楼层所要发挥出的功能都具有明显的差异，比如，上部楼层可能主要是办公使用，中间楼层则用于酒店或者是住宅，而下面的楼层可能是用于商场或大跨的公共空间。同样，建筑功能对于空间方面的要求与结构布置要求具有非常明显的差异，针对这种现象，需要运用转换构件进行转换层的构建。梁式转换结构作为一种垂直转换的结构形式，不但传力明确，同时还能保证施工工作的顺利开展，因此，在高层建筑施工中实现了非常广泛的应用[1]。

1项目工程的具体概况

在某个城市的商业住宅楼项目，属于有梁式转换层高层建筑，其自身具体的位置在城市的主要道路旁边，紧紧依靠着城市的主要街道，主要由2座塔楼组成，具体的楼层数为26层以及24层，其中，塔楼下面1～2层为商业，3层及以上是居住的住宅层，地下室用作地下车库及设备用房，建筑的占地面积约为6885平方米，其中地面以上的空间面积为37175平方米，在地下的空间面积约为6835平方米，其中商业的面积约为13285平方米。

2工程结构的布置及结构分析

本工程根据建设方及建筑使用功能的要求，1～2层的商业部分及地下车库的要求，柱网需要不少于7.8m×8.1m（净空），而塔楼属于剪力墙结构，因此，在进行项目设计时，在建筑物的3楼的楼面上进行转换，综合多种方案，選择采取主梁以及次梁转换的方式，使用这种方式，可以清晰地明确传力途径。在对有梁式转换层设计过程中，主要是将上部结构中不能落地剪力墙的由下部的框架梁及次梁来支撑，部分竖向构件不连续，这就造成转换层上下楼层的刚度发生明显的改变，在高层建筑转换层应力集中的基础上，会造成整个结构在受力方面呈现出非常明显的复杂性[2]。如果是在发生地震灾害时，软弱层可能会逐渐变为薄弱层，最终造成整个建筑结构出现坍塌。针对这种现象，在有梁式转换层高层建筑结构设计工作开展中，一定要对转换层的上下刚度、构件水平布置以及转换设计等工作引起足够的重视，转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度之比满足规范要求，同时可能多的让上部竖向结构能向下落地连续贯通。另外，在对有梁式转换层位置进行设计的过程中，其设计结果在一定程度上也会直接影响到高层建筑结构的抗震性能，当高层建筑底部转换层的位置越高时，将会增加转换层上下发生突变的概率，从而转换层的传力也会呈现出非常明显的复杂性，同时，当转换层的位置越高时，剪力墙可能会出现不同程度的弯曲或者是裂缝问题，使剪力墙的刚度逐渐呈现出下降的趋势，也正是因为这些问题的存在，高层建筑的框支柱及转换梁将会承受非常大的内力，从而导致结构构件变形，整体结构安全得不到保证。因此，在有梁式转换层高层建筑施工过程中，在转换层位置越高的情况下，其抗震效果则会明显降低，因此尽可能降低转换层的高度，采用低位转换。

结合目前的实际情况来看，在对高层建筑结构进行转换的过程中，通常情况都是采用的梁式转换方法，可以实现竖向构件上下部分的有效转换。在对结构进行设计的过程中，当对上部结构进行转换时，首先可以将转换的上部结构作为剪力墙，其次也可以将上部结构作为框架，并且这两种方法都是在有梁式转换的基础上进行的。

2.1 工程中有梁式转换层的结构布置

结合相关的调查结果可以了解到，当转换层上下结构发生变化时，通常情况下与底部转换层位置高度之间有着密切的联系，当转换层的位置越高时，结构就会很容易发生裂缝受弯现象，如果是保证框支柱内力的不断增加，那么转换层上部的墙体就会因此受到一定的破坏现象。在高层建筑的底部设置了相应的转换层结构，在设置过程中必须保证具有一定的安全性，同时，在实际设计过程中要严肃、认真，保证设计的安全性及准确性。

在对有转换层的高层建筑进行设计时，其中涉及不同的转变层，这对于建筑的刚度可能会产生一定的影响，从而造成传力方向发生改变，在竖向承载力上不具备连续性，使高层建筑有层转换的抗震性能无法实现明显的提升。针对这种现象，为了可以进一步提升高层建筑的抗震性能，一定要提升转换构件震作用下的内力，并且在这一过程中一定要对较大的地震影响力进行全面的考虑。

2.2 竖向转换层结构布置要点

在对高层建筑结构进行转换的过程中，一定要结合实际情况完成相应的布置工作，在这一过程中必须保证转换层具备足够的刚度，这样才能对一些过度悬殊问题实现有效的控制。比如，在对多塔楼商业建筑进行设计的过程中，应该将转换层的位置设置在裙房的屋面层，在此基础上就能防止中间楼层的高度较小，并且还能在很大程度上提升大梁板的尺寸与厚度，从而使高层建筑的抗震性能实现明显的提升。

3结构设计的关键性问题

在进行转换层结构设计的时候，相比传统的混凝土结构的设计工作，带有梁式转换层的设计会相对困难一些，在实际的项目施工中，需要涉及的方面也比普通混凝土结构多。另外，在进行有梁式转换层的设计时，还需要将设计方案与计算的工程数据进行结合，才有助于我们进行结构物的设计工作，关键工程构件的设计要点如下：

3.1 框支柱的设计要点

在对框支柱截面尺寸进行设计的过程中，框支柱尽量对称布置，上部的剪力墙或者框架柱的传力到框支柱尽量简洁，尽量采用主梁直接转换，少用二级次梁转换，避免采用三级次梁转换。框支柱的截面一般按轴压比控制;在地震作用下，还要对框支柱的内力进行调整，然后在此基础上完成相应的配筋工作。另外，这对于高层建筑而言，还应该完成对剪力墙的调整工作。

3.2 转换梁的设计要点

转换梁与框支柱截面中线宜重合，转换梁的截面高度不宜小于跨度的1/8，但是，在对转换梁进行设计的过程中，宜设置十转换梁，少采用单向梁。尽量不要进行开洞，如果是在条件比较特殊的情况下，可以在转换梁上进行开洞，将洞口的位置设置在轴和梁中附近。对于洞口上下弦杆应该进行相应的加强纵向钢筋和抗剪箍筋，在此基础上可以保证剪力能力在原来的基础上实现进一步的提升，同时需要对洞口削弱部位进行受力计算，满足承载力的要求。

3.3 轉换梁截面的设计要点

如果是在转换梁墙体没有开洞的情况下，可以保证上部墙体与转换梁工作的同时开展，在这一过程中可以对截面设计方法或者是应力截面设计方法进行充分的利用，在经过相应的计算工作之后，可以对具体的分配位置进行明确。在这个时候转换梁的内力就会明显的提升，所以底部纵向钢筋不可以出现截断现象，应该将钢筋全部放置在支座当中。如果是使用小墙肢对转换梁进行承载时，可以采用普通的界面设计方法来进行，从而完成相应的计算工作[3]。

4结束语

综上所述，在高层建筑结构设计中，有梁式转换层已经实现了广泛的应用。如今，在社会经济不断发展的背景下，梁式结构的高层建筑已经引起了人们的广泛关注，只有在保证设计工作合理性的基础上，才能为有梁式转换层建筑的安全性以及可靠性提供良好的保障，从而有效保证高层建筑的使用性能。

参考文献

[1] 曾秋宁.浅谈高层建筑梁式转换层结构的设计[J].广西城镇建设，2016，（5）：88-94.

[2] 黄丹裕.层建筑梁式转换层结构设计与施工实例探讨[J];中外建筑，2017，（24）：126-74.

[3] 余智.浅谈建筑转换层的结构设计[J];建材与装饰（下旬刊），2018，（1）：15-63.

作者简介

李聪（1985-），男，湖南邵东;学历：本科，工程师，现就职单位：景森设计股份有限公司长沙分公司，研究方向：主要从事结构设计工作。