高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用探索

叶永红

(重庆应用技术职业学院 401520)

高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用探索

叶永红

(重庆应用技术职业学院 401520)

近年来，随着城市可利用土地面积的逐渐缩小，高层建筑在城市建设中也越来越普遍，它的建筑结构形式、建筑规模以及使用功能等都出现了翻天覆地的变化，在高层建筑中增加转换层就成为其中较为典型的案例。而梁式转换层结构也因其施工简单、经济效果明显以及计算过程简洁等优势，被广泛的运用于高层建筑转换层建设中。因此，为了保证高层建筑转换层的施工质量，就必须要对梁式转换层结构设计的原理以及应用加以研究，从而为之后高层建筑行业的良性发展提供参考依据。

高层建筑；梁式转换层结构；设计原理；应用；研究

引言：在我国城市化进程不断推进以及城市人口迅速增长的时代背景下，为了在有限的城市土地上获得更多的生活以及工作空间，建筑物就不得不向着高空发展，这也为高层建筑以及超高层建筑创造了广阔的发展前景。想要在高层建筑中实现不同功能区的分隔，就必须运用转换结构，而梁式转换层作为转换结构中的一种，在高层建筑中发挥着至关重要的作用。因此，要加大对梁式转换层结构的研究力度，对它的设计原理以及实际应用有一个深入了解，从而确保它能在实际使用中发挥它独特的优势以及作用。

一、高层建筑梁式转换层结构设计原理

经过长期的实践研究表明，高层建筑结构中的转换层位置越高，则整个结构的抗震性能就越差，而怎样在高层建筑中布置梁式转换层结构，就成为现阶段所有业内人士需要关注的重点问题。其中，相关施工企业可以从以下几个方面入手：

1、对称布置

在梁式转换层结构设计中，要保证剪力墙以及转换柱之间始终保持对称，防止梁柱的柱脚出现转角问题。一旦转角现象严重，就会让立柱发生内力超筋现象。

2、竖向布置

在高层建筑梁式转换层结构设计中，竖向结构会影响到整栋建筑的抗震性能，它会极大降低转换层的刚度。因此，在设计中要尽可能的沿着较高位置来进行布置，也可以结合建筑的特殊要求，在布局设计中布置转换层，并减少竖向构件的使用率。

3、高度设置

梁式转换层的高度要合理，可以偏低但不能偏高，一旦高度过高，就会影响到转换层周围内力的抗震性能，同时也会从另一个角度影响到建筑的抗震设计。在高位转换过程中，要对下段框支结构的柔软度加以重视，并防止剪切等问题的出现。为了对低层间的内力突变以及位移力进行有效控制，要让每个刚度的效率都保持一致。此外，在设计间距时，也要严格按照相关标准行事。

4、计算要准确

在高层建筑梁式转换层结构设计中，如果无法保证数据计算的准确性，那么整个设计方案就谈不上科学有效。打个比方来说，借助构建相应的计算模型来模拟高层建筑的具体受力变形情况，需要采取三维空间的整体结构来对其进行研究，并通过现有手段实现对转换结构局部的有效计算，从而保证整个设计计算过程的准确性以及科学性。

5、结构刚度设置

带转换层的高层建筑，如果转换层自身的刚度达不到设计要求，就会对整个建筑的抗震性能造成影响，保证结构刚度也是梁式转换层结构设计中的关键性原理之一。在设计中，梁的高度通常要超过其跨度的 12%左右；而高层建筑梁式转换层要尽量选用性能等级较高的混凝土进行施工，以此来保证它的刚度符合相关标准，并在这一基础上为功能性转换工作的顺利进行提供保障。

二、高层建筑梁式转换层结构设计的应用以及要点

高层建筑梁式转换层结构设计是一项复杂程度较高的工作，设计人员在实际工作中，除了要严格遵循以上设计原理之外，还要对设计中的关键点加以重视，以此来确保整个高层建筑结构的安全性以及稳定性。

1、高层建筑梁式转换层结构设计的应用

（1）钢骨混凝土转换结构

在我国科技技术不断更新换代的时代背景下，高层建筑的高度也由原来的几十层逐渐增加到现在的上百层，这也就对转换结构的承载力提出了更高的要求，转换构件的尺寸以及材质也较过去有了很大的不同，这就在一定程度上对建筑的层高以及可利用空间做出了限制。在这种情况下，就急需一种新型材料来取代原来的转换构件材料，钢骨混凝土就走入了设计人员的视野。钢骨混凝土在实际使用中，会大大缩小转换梁的截面大小，同时又能进一步提升转换梁的承载力以及刚度，它的抗震性能也会得到很大提高。与此同时，在高层建筑梁式转换结构施工时，运用钢骨混凝土还能大大节省施工周期，将支模以及绑扎钢筋环节所需的时间以及人工大大减少。也正是由于钢骨混凝土转换构件的种种优势，使得它在很多底部大空间结构中被广泛应用，这一技术尽管在我国还没有被广泛普及，但是在一些广为人知的建筑中可以看到它的身影。举例来说，位于北京国际贸易中心的国际旅馆就是其中较为典型的代表，在这栋高达26层的建筑中，第四层的转换层就是采用的钢骨混凝土构件，并为建筑上段的二十层起到了很好的承载作用。

（2）预应力混凝土转换层

运用在高层建筑中的预应力混凝土转换层具备以下几点优势，即截面较小、钢材用量小、混凝土用量小以及自重轻等，与此同时，它还具有很大的跨度。但是由于目前这项技术的不成熟，使得预应力材料的成本居高不下，相应的施工流程也较为复杂，相信在未来的科技发展过程中，这些问题将被一一解决。在预应力混凝土结构的实际应用中，它的造价与上述的钢骨混凝土结构的造价差别不大，这也使它在我国目前的高层建筑施工中运用的较为普遍，其中最具代表性的就是北京人民检察院，它的建造过程就合理的运用了这一技术。

2、高层建筑梁式转换层结构设计应注意的要点

（1）在高层建筑梁式转换层结构设计中，为了提高它的利用率，通常会将转换层当作设备层来使用，所以在实际设计中，要对腹部开口位置以及开口大小进行综合考虑；

（2）在保证高层建筑正常使用功能的前提下，下段结构的截面大小可以适当增加，相应的剪力墙以及混凝土的强度等级也要增加，避免转换层与下段结构竖向刚度产生突变。通常情况下，转换层混凝土的强度要始终控制在C30以上；

（3）在确保施工方案可行性以及满足建筑外观要求的基础上，进行梁式转换层结构设计时还要综合考虑以下内容，比如为了满足住宅建筑中卫生间降板需要，转换层可以考虑整体降板，一方面保证的施工的简单快捷，另一方面还能确保楼板的连续性。

三、结语

综上所述，在我国建筑业快速发展的同时，建筑技术以及建筑水平也较之以往有了很大进步。梁式转换层结构设计作为我国高层建筑中不可或缺的一部分，它的合理利用不仅可以进一步扩大高层建筑的使用空间，同时还能通过灵活运用多种结构形式，来更好地满足它的安装需求。另外，在高层建筑中运用转换层结构还能有效改善现有的建筑受力情况，并在一定程度上降低工程的施工难度。因此，对梁式转换层结构设计的原理以及应用加以研究，对我国整体建筑业来说，具有至关重要的意义。

[1]邬大卫.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,5(33):2991.

[2]杨薇.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(17):7461-7461.

[3]王芳,王凯宁.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].建筑工程技术与设计,2014,(24):124-124.

[4]严伟伟.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].建筑工程技术与设计,2014,(32):166-166.

[5]秦泳生.高层建筑梁式转换层结构设计分析[J]. 建筑工程技术与设计.2015.(1) 186.

TU7

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1007-6344（2016）07-0113-01

叶永红 女 1990年8月 助教 大学本科 重庆应用技术职业学院 土木工程专业