高层建筑梁式转换层结构的设计

查显德

【摘要】高层建筑具备功能多、类型多等特征，这就需要通过采用梁式转换层结构来有效满足高层建筑的结构需求。在高层建筑工程中梁式转换层具有十分重要的作用，不仅可以提高建筑工程施工质量，还能提高其抗震性能，促进建筑行业的可持续发展。本文主要对高层建筑梁式转换层结构的设计进行分析，从高层建筑梁式转换层结构设计的设计要求入手，结合高层建筑中梁式转换层结构的设计优势，对高层建筑梁式转换层结构的设计要点进行探讨。

【关键词】高层建筑;梁式转换层结构;设计要点

1、前言

近些年来随着建筑行业的迅猛发展，高层建筑的使用功能日益增多，居住、娱乐、销售等多个功能均集中体现到建筑工程中，此时就需要通过梁式转换层结构设计对功能进行规划，使得高层建筑的各项要求得以满足，稳定性、安全性以及整体性更强。

2、高层建筑梁式转换层结构的设计要求

高层建筑对梁式转换层设计有一定的要求，高层建筑的功能决定了梁式转换层的应用方法。现阶段高层建筑中，什么类型的工程需要用到梁式转换层是行业中较为关注的问题，这样能够进一步明确梁式转换层结构在高层建筑中的应用，设计要求主要体现在以下几个方面：

2.1提高有梁式转换层的刚度

开展高层建筑梁式转换层结构设计中需要合理设置刚度，保证梁式转换层结构的稳定性。从当前的情况来看，一部分梁式转换层采用整垮布置形式，这就使得上部剪力墙结构、梁式转换层构成倒“T”型转换构件，进而共同受力，但是其极易造成梁式转换层整体结构受拉。《高层建筑混凝土结构技术规程）（JGJ3-2015）中指出：“梁式转换层高度应高于其跨度12.5%，且明确规定了梁式转换层腰部钢筋配筋、纵向钢筋以及箍筋要求，进而确保转换构件刚度充足，提高了转换层承载力，使得梁式转换层结构更加稳定。

2.2缩短有梁式转换层的传力路径

设计梁式转换层上、下部竖向结构时，应当对结构进行合理布置，尽量保证水平转换结构达到传力要求，且通过对托梁进行转换，把不落地的剪力墙直接传输到竖向承重构件中，以免转换次梁或者水平多级转换，从而缩短传力路径。

2.3尽量弱化上部结构、强化下部结构

要想确保建筑物刚度、延性以及强度等，设计梁式转换层结构时需要有意识和针对性的对下部主体结构进行强化，弱化上部主体结构，使得梁式传唤层上下部主体结构变形和刚度保持一致，防止薄弱层问题。

3、高层建筑中梁式转换层结构的设计优势

在高层建筑中梁式转换层的设计优势非常显著，梁式转换层逐渐成为高层建筑中不可缺少的结构，优势主要体现在以下几个方面：（1）梁式转换层施工简单，其可运用简单的施工方法完成高层建筑中不同功能之间的过度，以免对高层建筑结构的稳定性造成影响。（2）梁式转换层结构受力明确，其在高层建筑中不会有不明确的受力，而是受力清晰，这样就能保证梁式转换层能够满足高层建筑的需求，强调梁式转换层在高层建筑中的受力稳定性。（3）梁式转换层具有刚度和耐久性方面的优势，就能满足高层建筑抗震设计需求，向高层建筑提供稳定的刚度，确保高层建筑在使用期间的安全性，同时也保证了高层建筑寿命期中的稳定度，预防振动破坏。

4、高层建筑梁式转换层结构的设计

4.1截面设计要点

高层建筑梁式转换层中的截面设计要根据梁结构的受力状态，同时根据转换层的受力，设计出柱型截面或者托墙型截面。截面设计时要计算出截面的尺寸大小，规范设计截面的配筋，要以梁式转换层的实际情况为根据设计剪压比，为了预防截面上有脆性破坏，还需调整转换梁的截面尺寸，一定要保证截面有正确的含箍率。梁式转换层的主筋中不能设计接头，需要有一半以上的主筋设计成贯穿状态，截面的梁式转换层上不能有开洞设计。截面设计中要注意使用混凝土的强度不能低于C30，如有满跨的情况就要采取深梁设计，确保梁式转换层能够起到作用。截面设计时还要重点考虑轴向拉力的影响，根据实际情况提升纵筋的配筋量，一定要确保截面设计符合高层建筑的需求，确保梁式转换层的准确应用。

4.2框支柱设计要点

框支柱在高层建筑梁式转换层中的设计要注意建筑自身的抗震级别，按照抗震级别规划框支柱级配，框支柱的设计参数需灵活调整，设计中参考一级轴力值和二级轴力值，调整完之后放大受力值，选择匹配的扩大系数，一级为1.50，二级为1.2，在此基础上计算框支柱数量。框支柱设计中要注意框支柱决定了梁式转换层中的框支层，如高层建筑梁式转换层中的框支柱超出10根，此时框支层可设计成为1-2层，框支柱设计中，剪力、受力以及框支层中出现的差异要根据梁式转换层在高层建筑中的实际情况调整或确定，进而计算出框支柱的设计数值，应用到高层建筑的梁式转换层上。

4.3框支梁设计要点

框支梁在梁式转换层中的设计要点集中在受力分析和参数计算两个点上，高层建筑的梁式转换层中，框支梁存在多方受力，如结构载荷、内部传输力等，以剪压比为参考计算出框支梁界面的尺寸，框支梁界面和梁式转换体存在着直接的关系，尤其是稳定性关系，框支梁设计期间必须要考虑框支梁跨度的影响，一般情况下框支梁跨度的六分之一用作框支梁跨度设计的参考，而高层建筑墙体厚度与框支梁宽度数值密切相关，框支梁宽度可以设计成为墙体的2倍。框支梁设计时非常复杂，其有繁琐的受力结构，其为梁式转换层中较为复杂的一类，合理设计框支梁的受力，准确计算框支梁中的参数，发挥框支梁中级配受力的应用。

5、梁式转换层设计在高层建筑中的发展前景

高层建筑中梁式轉换层设计的发展前景非常好，梁式转换层的发展中，可以汇总出3类在高层建筑上较为常用的结构，分别是：（1）钢骨混凝土转换层，此类梁式转换层的优势较多，比如刚度优势、承载优势等，这类结构在高层建筑中并没有普及起来，是未来发展的主要结构形式，其可减少支模拆模的操作量，加快工程进度。（2）预应力混凝土转换层，进行此种类型转换层结构设计时，混凝土受到一定程度的预压应力，避免混凝土有开裂的情况，同时预应力混凝土结构中的梁式转换层具备轻量的优势，有助于节约材料和成本，其适用于大跨度转换的高层建筑中：（3）新型转换层结构，该结构也就是叠层桁架结构，这种结构是跟随着高层建筑的发展而兴起的，把多个大截面的杆件结合起来，结合的方式为桁架空间叠层，促使新型转换层结构能够稳定的传递高层建筑中的荷载，实现功能转换。

结语：

综上所述，目前我国越来越多的高层建筑使用了梁式转换层结构，其可以优化高层建筑而结构，具备良好的发展前景，所以在高层建筑中需要结合自己的实际情况对梁式转换层的结构设计进行设计，进一步明确梁式转换层的使用目的，从而有效满足高层建筑的实际需求，促进建筑行业的稳健发展。

参考文献：

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[2]郭兆伟.高层建筑梁式转换层结构设计原理与应用解析[J].住宅与房地产，2018（36）：47-50.

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[4]JGJ3-2016，高层建筑混凝土结构技术规程[S].