高层建筑梁式转换层结构设计

孙麒凯

摘 要：当前我国生产力与生产水平大幅度提升，人民物质生活日益丰富，人口数量与人口密度呈逐激增趋势。在这样的时代发展前提下，各类新型建筑结构日益涌现，而梁式转换层作为新型建筑结构，被建筑企业广泛应用。这一结构的房屋建筑耐磨损性好，承重性能极其优良，既能够保证建筑的安全性与稳定性，又不会造成审美疲劳，具有极高的推广价值。

关键词：高层建筑；梁式转换层；应用；分析

随着我国城市化建设的日益深入，城人口基数日益增长，为有效解决住房紧张问题，我国建筑行业着力推进高层建筑并取得了一定的成效。而梁式转换层作为一种新型建筑结构，具有安全平稳地优秀性能。本文据此，对这一建筑结构的应用情况进行系统化分析与阐述。

1 梁式转换层结构的作用

新时期，我国逐步进入信息化时代，各类新型科学技术水平逐年提升，其应用领域日益拓宽。在我国城市化建设过程中已普遍采用新型高层、多层建筑作为主要房屋类型，即能够有效缓解城市的住房紧张问题，又能够最大限度发挥建筑用地的作用。高层建筑的房屋特点决定了其受力结构的特殊性，由于建筑所处位置相对较高，受到强风、地震等外力作用的影响较大，因此，高层建筑的稳定性原则是开展建筑工作的首要前提。而梁式转换层这一新型房屋结构的出现，有效满足了高层建筑稳定性的需求，此项技术的应用范围日益拓展，其工作原理在于保障房屋建筑整体结构受力情况平衡，使建筑的水平作用力有效分散。依照房屋建筑的结构角度而言，城市中高层建筑的顶端位置结构相对简易，其底端位置则相对复杂，严格遵循上疏下密的建筑原则。近年来，社会经济发展逐步向着科学化、合理化方向稳步迈进，城市化建设中高层建筑的施工技术与建筑手法日益复杂，建筑底端与中段位置的结构日益简化，此类建筑多为大型商场的集中区域；除此以外，部分建筑的顶端位置结构相对复杂，其用途多为民用居住。基于上述因素，此类高层建筑的稳定性与受力结构发生了变化，其整体安全性能有所下降。因此，新型梁式转换层结构应运而生，既能够保障整体建筑的安全性与稳定性，又能够充分满足不同的建筑实用需求，这一建筑結构的未来市场前景日益光明。

2 高层建筑梁式转换层结构设计原理分析

2.1 高层建筑梁式转换层结构设计主要特点

梁式转换层在高层建筑结构中应用十分广泛，它能够将高层建筑上下荷载进行均衡分配，避免结构形变以及受力过度集中在少数部位，以保证建筑物结构具有良好的稳定性。通过采取科学的设计方法和施工技术，例如在梁式转化层中增设一些管道、通道或者线路结构设计，可以满足大楼多功能需要，为大楼用户提供暖气、水电等保障。目前，国内高层建筑大多采用了上部梁式，下部框架式的结构设计，这类建筑结构需要使用转换构件（如托架式梁）来重新分配大楼内载荷力，以避免应力过度集中导致结构发生形变，详见图1。

图1 梁式转换层结构原理图

2.2 高层建筑梁式转换层主要构造特点

在高层建筑施工领域，转换层结构应用十分普遍，且构造形式十分多样化（具体可见图2）。从当前国内高层建筑转换层设计来看，梁式转换层占比约为75%、板式转换层占比约12%、析架式转换层占比约为9.4%、箱型转换层占比约为3.6%的。梁式转换层主要有以下几个特点：尺寸相对较大、应用十分广泛、结构设计简单、便于施工使用、经济效益较高、性能稳定、工程造价核算便捷等，但是如果设计不合理会影响整个大楼结构稳定性和抗震效果，同时降低大楼内部空间利用率。

2.3 高层建筑梁式转换层受力特点

随着高层建筑用户购买需求的提升，房屋的类型与功能发生了诸多的变化，加之部分建筑在规划设计环节缺乏合理性，偏重于功能性与美观性而忽视了房屋建筑的安全性原则，房屋整体受力不均匀；高层建筑的受力点过于集中，上层建筑的垂直负荷力与建筑自身的水平作用力高度集中于建筑的局部地区，长时期、高强度的集中性重力极易造成建筑底部塌陷。除此以外，个别建筑物在施工过程中各承重结构间距较大，对于外力的分散作用较差；当强风、地震等高强度外力直接作用于建筑表面时，其承重结构由于超负荷承重，会出现承重墙开裂现象，更有甚者会引发房屋建筑的整体坍塌，为建筑用户的生民财产安全埋下了隐患。而新型梁式转换层结构能够保障整体建筑的受力均衡性。

2.4 转换层结构设计基本原理

高层建筑转换层设计主要遵循以下几种原理：三维设计原理、协同工作原理和有限元原理。转换层是高层建筑重要组成部分，是受力传导和分配组件，因此在设计过程中要对它的受力进行科学分析，详见图3。

图3 转换层结构图

首先，要计算出建筑结构整体受力，再以此为基础计算出转换层结构荷载力。由于高层建筑具有上密集下稀疏的结构特点，上部载荷力在向下部传导过程中可能会发生突变，受力分布十分复杂，因此要结合力学基本原理，综合考虑各方面影响因素，通过三维设计原理、协同工作原理和有限元原理进行设计。

3 结束语

高层建筑梁式转换层结构设计过程中，往往会受到多种因素影响和干扰，为保证设计结果与实际情况相一致，必须要全面分析大楼结构设计影响因素，并采取专业的设计方法和工具，加强细节控制，提高施工参数计算准确性，确保高层建筑施工质量达标。

参考文献

[1]俱海蕾.谈高层建筑梁式转换层结构设计[J].建材发展导向：上，2017，15（3）：121-122.

[2]杨保证.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用分析[J].中国化工贸易，2017，9（13）.

[3]刘华丽，徐铁山.高层建筑梁式转换层结构设计原理及应用[J].建筑技术开发，2017（16）.