高层建筑中梁式转换层的结构设计研究

邓志勇 王晓瑜

摘要：伴随我国经济的快速发展，建筑事业的发展进程不断加快，尤其是高层建筑，在高层建筑设计的过程中，结构设计研究环节发挥重要作用。长期以来，在高层建筑结构设计的过程中，相关管理人员也在不断完善改进的对策，虽然取得一些成效，但是仍旧存在诸多的缺陷，阻碍高层建筑结构设计的进程。这就要求相关管理人员应当转变以往的结构设计理念，逐渐应用梁式转换层设计理念，提高高层建筑的承载能力和抗震能力。本文主要阐述了高层建筑中梁式转换层的结构设计研究，进而使高层建筑满足人们不断变化发展的需要。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构；设计

前言：最近几年，高层建筑的发展进程不断加快，楼层逐渐增多，体型由以往的单一化逐渐转变为复杂化，功能也逐渐增多。在高层建筑中，梁式转换层就是其中的代表，现阶段，做好梁式转换层的结构设计是施工企业面临的主要任务。

1 梁式转换层的概述

现阶段，在高层建筑设计的过程中，转换层是指转换的楼层，在转换层结构中，通常情况下，包括以下几种表现形式，即梁式转换、厚板转换、箱型转换等等。目前，在高层建筑施工的过程中，梁式转换层结构应用非常普遍，已经得到大部分施工企业的一致认可和好评。梁式转换层结构具有以下几个方面的特点，即传力明确并且直接，相比于传统的结构设计，计算过程比较简单，施工方便，会为施工企业获得较好的经济收益。

2 梁式转换层结构的设计原则

2.1 平面布置

在梁式转换层结构设计的过程中，为了提高转换层的抗震能力，要求管理人员在布置平面的过程中，应当遵循以下几个方面的原则：

首先，在平面布置的过程中，管理人员应保持平面结构的整齐性，使平面结构保持对称，实现平面结构的均匀性、规则性。

其次，管理人员在设计底部转换层结构的过程中，应当设置落地剪力墙以及筒体，如果剪力墙的方向不同，管理人员应确保剪力墙能够与抗侧刚度连接在一起，进而有效确保剪力墙具有较好的空间工作性能。

最后，为了提高转换层的抗震能力，剪力墙的抗侧水平发挥重要作用，因此，这就要求管理人员不应转换边榀剪力墙，并且在框支剪力墙转换梁上墙体之内，不应设置边门洞。

2.2 竖向布置

首先，对于带有转换层结构的剪力墙，管理人员不应采用纯框架式的设计原则，应转变设计理念。

其次，在高层建筑施工的过程中，为有效确保带转换层结构的刚度、强度以及抗震能力，要求管理人员应巩固转换层底部的结构刚度，以达到相关要求和标准。

最后，管理人员在设计的过程中，在能够保证结构的整体性能情况下，对于转换层上部的剪力墙，管理人员可以减少其数量，也可以沿着竖向，减小剪力墙的截面面积，以及混凝土的强度，逐渐弱化转换层上部剪力墙的刚度。

2.3 楼盖设计

现阶段，在高层建筑施工的过程中，楼盖设计主要由板和梁组成，在楼盖设计的过程中，要求管理人员应当做到以下几个方面：

首先，由于在梁式转换层设计的过程中，楼盖发挥重要作用，由于楼盖会承载楼面上各种竖向荷载，这就要求管理人员应将这些竖向荷载传递给柱、墙，并且与其它竖向构件有机的结合在一起。

其次，在楼盖设计的过程中，管理人员应确保楼盖的水平荷载能力，进而使楼盖的各个结构有效的衔接在一起，以确保楼盖的可靠性。

因此，基于以上的概述，我们可以看出，管理人员在设计楼盖的过程中，不仅要确保楼盖的承载能力、面内刚度，以承担竖向荷载能力。还应具备面外刚度，有效的传递水平荷载。

3 梁式转换层结构构件的设计

在梁式转换层设计的过程中，因为转换层必须承接竖向构件，这就对转换梁的尺寸提出了新的要求和标准，要求转换梁应具有较大的尺寸，以使转换层的质量有所提高。此外，转换梁的受力状况还会受到转换梁相邻构件的影响，因此，这就要求管理人员应科学、合理的设计转换梁的上部构件，提高转换梁的受力状况。

4 转换层结构受力能力分析

4.1 等节间空腹桁架式转换层结构

对于此种转换层结构，在受力的过程中，通常情况下，在桁架中，各个杆件的受力状况存在很大的差别，相比于中间杆件，两端的杆件内力较大。此外，在桁架中的杆件，与静定桁架存在较大的差别，无法实现杆件的平衡受力，这种复杂的受力状况，不利于转换层的结构设计。

桁架式转换构件，在转换的过程中，主要通过格够形式，相比于实腹转换梁，在质量和刚度方面，都存在较大的差别。如果发生地震，转换层上下的刚度将会发生很大的变化，在桁架式转换构件设计的过程中，要求管理人员应保证各个杆件之间的协调，以不断吸收地震能量。与实腹梁式转换构件相比，桁架式转换构件的变形能力有限，因此，管理人员在设计的过程中，应当确保各个杆件的连接能力，以不断提高转换层的抗震能力。

4.2 箱型转换层结构

与梁式转换层结构相比，箱型转换结构具有以下优势，即刚度大、传力直接，但是，材料的用量较多，并且施工的过程也非常复杂，会增加很多额外的工程造价。此外，在箱型转换层结构设计的过程中，管理人员可以在中间的肋梁部位，设置洞口，有利于设备的布置，如果施工企业有其它的要求和标准，管理人员可以将转换层转变为设备层，但是，如果依据箱型转换层结构的实际特点，比较适用于结构的整体转换[5]。

4.3 厚板转换层结构

相比于实腹梁式转换、桁架式转换，厚板转换也存在自身的优势，在梁式转换层结构设计的过程中，如果采用厚板转换，要求管理人员应深入细致的分析厚板的抗剪问题，以增加厚板的尺寸，这会使混凝土的用量不断增加。在竖向构件中，为了充分发挥内力的作用，通常情况下，管理人员应在厚板内加强配筋，提高高层建筑的抗震能力。

结束语

综上所述，通过分析梁式转换层的概述，以及梁式转换层设计的基本原则，我们可以看出，在高层建筑设计的过程中，梁式轉换层结构设计发挥重要作用，已经得到了广泛的应用。但是，由于受到多种因素的限制，在高层建筑设计的过程中，相关管理人员并不能够掌握梁式转换层的设计理念与原则，进而阻碍高层建筑的设计进程。因此，基于以上存在的问题，要求管理人员应转变以往的设计观念，逐渐接受并且适应梁式转换层的设计理念，提高高层建筑的抗震能力，满足人们不断变化发展的需要。

参考文献：

[1]谢晓锋，李晓红，刘建斌等.浅谈高层建筑转换层结构型式的应用现状及存在的问题[J].广东土木与建筑，2010，18（03）：259-261.

[2]熊进刚，吴晓莉，陈礼建等.浅析梁式转换层的高层建筑结构设计与研究[J].中州建筑，2012，20（05）：12-14.

[3]徐培福，王翠坤，郝锐坤等.转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响[J].建筑结构，2011，10（8）：158-159.

[4]娄宇，魏琏，刘伟庆等.高层建筑转换层大梁内力分析及配筋设计方法探讨[J].南京建筑工程学院学报，2013，14（01）：265-267.

[5]赵兵，邓敏敏，刘明哲等.浅谈如何采用SATWE软件对带短肢剪力墙的框支结构进行结构分析[J].建筑科学与研究，2009，12（5）：123-125.