1、1对某高层建筑梁式转换层的结构设计探讨【摘要】高层建筑中，梁式转换层运用的比较多，它可以大大减小截面尺寸，并且有优良的抗震性能。文章对某高层建筑梁式转换层的结构设计进行探讨，具有一定的借鉴意义。 【关键词】高层建筑；梁式转换层；结构设计 一、前言 文章对高层建筑梁式转换层进行介绍，对高层建筑梁氏转换层的特点和设计原则进行阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对高层建筑梁式转换层结构的设计进行探讨，具有一定的借鉴意义。二、高层建筑梁式转换层概述 按结构功能，转换层可分为三类： 1.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
2、大的内部自由空间。 2.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。 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。 2三、高层建筑梁氏转换层的特点 1.钢骨混凝土转换层钢骨混凝土梁不仅承载力高，刚度好，可大大减小截面尺寸，且塑性、耐久性和抗震性能优于钢筋混凝土梁。此外，钢骨混凝土梁在施工阶段其自身刚度好，定位准确，可减少支模，加快施工速度。目前，国内采用钢骨混凝土转换构件的实际工程还不多，但国外采用较多
3、。 2.预应力混凝土转换层的应用 采用预应力技术可带来许多结构和施工上的优点，如减小截面尺寸、控制裂缝和挠度，控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等等。因此，预应力混凝土结构非常适合于建造承重荷载的大跨度转换层，且有自重轻，节省钢材和混凝土等优点。 四、高层建筑梁式转换层设计原则 高层建筑中梁式转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在梁式转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，故梁式转换层结构在设计时应遵循以下原则： 1.尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震越有利。 2.设计中应保证转换层有足够的刚度，一般应使梁
4、高度不小于跨度的 1/6，才能保证内力在转换层及其下部构件中分配合理，转换梁、剪力墙柱有良好的受力性能，能起到较好的作用。 3.转换层楼板采用了“楼板在平面内刚度无限大”的假定，因而得到了所有框支柱和剪力墙的位移相等水平力按框支柱和落地剪力墙的刚3度按比例分配。实际上，转换层楼板要将上部结构的水平剪力传递到底部结构上去，本身承受很大的平面内剪力，同时又承受部分竖向荷载，楼板自身在平面内受力很大，有显著的变形，因此要求楼板要有足够的强度和刚度。 4.转换层以上的剪力墙和柱子应尽量对称布置。梁上立柱应尽量设在转换梁跨中，以免转换梁变形时，在梁上立柱的柱脚处产生较大转角，带动立柱柱脚产生较大变形，引
5、起柱的弯曲及剪切，使立柱产生很大的内力。 5.全面细致的计算作为整体结构中一个重要组成部分，转换结构必须采用符合实际受力变形状态的计算分析，而且应该建立模型进行三维空间整体结构计算分析。或者可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算，此时转换结构以上，至少取两层结构进行局部计算模型，并注意模型边界条件符合实际工作状态。 五、高层建筑梁式转换层结构设计方法存在的问题 目前在多、高层建筑中，开发商多要求建筑物具有完备的建筑功能，建筑师在建筑设计中也往往首先想到采用结构转换层来完成上、下层建筑物功能的转换。但一些结构设计人员在实际进行转换层设计时显得无从下手，没有可操作、可遵循的设计思路、设计原则来
6、进行结构设计。转换结构层具有与一般结构层相比结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。现有的转换层设计方法，主要是针对形式简单、受力相对简单的转换梁，对于受力复杂的转换梁还没有深入研究。即便是对于形式简单的转换梁，其受力性能也没有完全清楚，而往往是4互相混淆，设计概念不明确，设计原则不准确。对于转换梁的配筋方法也限于用普通梁的配筋方法加以套用，造成转换梁截面超大、配筋偏多、配筋构造无法实现、施工困难等现象。 六、高层建筑梁式转换层结构的设计 1.转换梁的截面设计方法 转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换
7、梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换粱承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。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。 2.转换层结构的构件设计 转换层结构不仅竖向刚度易在转换层附近发生突变，还应关注的是竖向抗侧力构件不连续，使结构的传力（包括竖向及水平力）途径在转换层及其附近发生突变，在强震作用下，易产生薄弱部位。因此在
8、抗震设计中，除了控制转换层上下刚度比外，还应采用措施，加强转换层及附近层结构构件包括转换柱、转换梁、落地墙、转换层上下各两层楼板等构件，以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震下有足够的延性。53.转换梁的截面设计方法 目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法。主要有：应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。 4.转换梁截面设计方法的选择 托柱形式转换梁截面设计。当转换梁
9、承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算：当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。 5.上部框架设计和构造要求 （1）上部框架与转换梁共同工作，可视作一个层层受楼板约束、受连粱空间约束的巨型平面空腹析架。设计时可以加大转换梁上面几层框架粱的刚度，以达到共同承受上部荷载和起到二道设防的作用，同时由一层粱承托变成层层梁承托上都框架柱的工作机制。 （2）转换结构上部框架须按强柱弱梁的原则进行设计，确保塑性铰在梁端出现，使柱比梁有更大的安全储备。 （3）转换层结构的试验研究表明，与转换梁相连的柱子往往是薄弱环节；转换梁上层框架梁柱受力复杂，应力集中，设计时应根据实际受力情况进行较准确施工模拟计算分析。 七、结束语 6高层建筑梁式转换层结构的设计是非常负责的，需要考虑的因素很多，需要设计师在整体和局部都有一定的把控，这样才能保证设计的效果。 参考文献： 1曲岩岩.高层建筑梁式转换层结构设计分析J.科技创新导报.2008（8）. 2张明武.高层综合楼梁式转换层结构设计分析与探讨J.四川建材.2009（5）. 3朱乐成.如何加强建筑结构分析J.建材发展方向.2011（6）. 4徐氢清.高层房屋建筑结构分析与探讨J.中国新技术新产品.2011（20）.
