高层建筑梁式转换层结构的关键设计

马彦飞　赵　闯

（河南省朝阳建筑设计有限公司　河南省郑州市　450000）

这些年来，我们国家的高层建筑正在急剧的发展，建筑形式也有着各种各样的发展。高层建筑能有效的节省土地占用比例，使得土地得到更好的利用。比如：体形更加复杂，外部更加花式花样，内部也变得更好看；从前，国家的经济发展慢，国民的住高楼没有得到大面积的实现，当然当时的楼房也就是比较高罢了，并不怎么好看。随着国民经济的增长，人们已经不止于满足住楼房，于是各种各样的楼房踊跃而出。有的还会建起别墅，自带家庭小院。论文讲述了高层建筑设计时应该注意的一些理念，综合我国现有的设计规范法则，利用一些楼房性能的设计方式进行设计层的改变，并期待能对梁式结构层设计提供一些有利的参考。总之，现在的高层建筑正向多项化发展，传统的建筑已经被人们逐渐淘汰。与此同时，新型建筑的发展大家也是有目共睹。当然了，高层建筑的也是一个巨大的任务，要求建筑不仅能体现现代化，还要具有实用性。既要使楼层足够高，还要有充足安全性。

本段讲述关于建筑层的功能和分类。在高层建筑中通常利用转换层来为室内提供更大的空间、更大的入口和安全出口等设备的应用，以及更好的实现上层和下层的转换，同时也增大了转换层和结构轴线等功能的更好的实施。从建筑的角度来看，剪力墙在传统的结构中，因为剪力墙的间距比较小，所以利用转换层将其改变成框支剪力墙。这样可以在建筑的下层或者多层省出来一个巨大的空间。筒中筒结构可以为出入口提供一个巨大空间，在建筑周边建上柱列，并利用角筒布置大梁、拱等转换结构。

本段主要讲述转换层的结构形式和其独特的特点。目前，在工程中主要利用梁、厚板、一些框架等结构形式，根据一些非官方消息显示，我国的高层建筑中，有一百栋之多的高层建筑仅安装转换层。其中梁式转换层的建筑占3/4，板式转换、析架转换、箱形都只占了一小部分。梁式转换层的结构特点梁式转换层是目前为止我国高层建筑常用的垂直转换的一种形式，由于采用直接传递的方式，所以效果比较明显，也会比较实用。首先明确一下其优点，转换梁具有很好的受力性，工作效率也是可以的。其优点还有设计和分析比较简单，成本也是比较低的，因此梁式转换层结构在现实中的建筑工程中也是比较实用的。当然，万事都是有优点和缺点的，它也并不是一个例外，由于转换梁的截面比较大，会对建筑有些影响，并且会出现一种梁比较强，柱子相对较弱的情况。这样一来，这样的建筑就不利于抗地震了。从另一方面来说，如果梁比较高的话，会占比较多的空间，这样一来就得不偿失了。下面我们介绍一下厚板转换层结构，如果转换层之间错开太多，难以用梁直接撑起时，就需要厚板来支撑了，因此就形成了厚板转换层。它的上下结构之间比较灵活，但是它的受力比较复杂，计算比较麻烦，且不清楚它的传力途径。更有甚者，这种结构对抗震还是不利的，发生地震的时候，会加剧房屋的振动性。

然后讲述一下竖向布置的转换层吧！根据建筑功能和结构传力的需要来，根据建筑功能的需求，将楼层内布置进行改变。并且自身的这个空间既可以作为技术设备层，也可以作为楼层的空间使用，但是这样做的前提是转换层必须有一定的刚度，防止竖向刚度与它相差较大。当建筑物较高时，可能会跟脚不稳，这时候就需要在水平方向设立水平刚性楼层来增加楼层的刚性。人为的加强结构整体的弯曲效应，然后转换层可以随着楼层建筑坚韧度的增加而做出改变。

关于转换结构在平面上的布置，如果内部需要足够的空余空间，转换梁可以沿着横向和纵向布置，当然了，双向布置也是可以的。可以错落着布置，也可以随着建筑平面网的变化而做出相应的措施，相邻层也可以垂直分布。当剪力墙在转换层的上面时，不能使用间接传力的梁与梁搭配的形式，必须要有一些支柱来起作用。与此同时，还有一些应该注意的方面，为了避免大梁受到的压力较大，应尽可能的把上部结构给予大梁的压力转移到转换梁上。

想要知道怎么设计转换层就要先了解转换层的结构，带转换层的筒体结构的内部必须根据强度要求来增加墙体的厚度，并且筒体的内部应该上下贯通，并且落地。当然了，框支剪力墙与转换体的筒体结构也相差无几，剪力墙上下都应该相同并且与地接触，这仍然要增加墙体的厚度。总而言之，转换层的结构就是转换体的骨架，当然要打造的结实一点了。

相比汶川大地震大家都有所耳闻，为了防止一些无意义的损失，我们在建防止的时候就要做到万无一失。所以，每一栋房子都要有足够的抵抗地震的能力。所以，在防震设计中，我们应该保证该结构的整体性，使其整体具有很高的承载能力、坚硬度、延展性。有关规定显示，在楼层的三层以上应该设置的有框支剪力墙结构转换层，并且对框支柱和剪力墙按国家防震标准并提高一个标准使用。

所以，我们应该也剖析一下转换梁的截面设计，并探究一下界面设计的方式。转换梁截面的选择与转换层形式和受力性能有着必要的联系。转换梁截面设计有两种方法：①托柱形式转换梁截面设计；②托墙形式转换梁截面设计。当然两种方法都有各自的优势与劣势。对于托柱形式转换梁截面设计而言，如果它的上部是普通的框架，在它的截面尺寸范围之内，普通梁和转换梁的受力相同，想求转换梁的受力的话，只要求出普通梁的受力就行了。因此，可以根据普通的配筋方法来计算转换梁截面的配筋方法。如果，它的上部不是普通的框架，而是斜框架，它会受到来自轴的压力，此时的截面就应该根据偏心受拉构件进行设计。对于托墙形式转换梁截面设计，当转换梁的上部没有开洞时，转换梁和没有开洞的墙一起承受压力。深梁作为破坏形态和受力特征的主要表现，这时的转换梁截面应该采用应力截面设计方法或者深梁截面设计方法。并且在计算纵向钢筋的时候，应该沿着全梁进行设计。

对于构造转换梁和设计转换梁，我们应该利用剪压比来计算转换梁的截面尺寸，这样做的目的是避免建筑过于脆性，我们一般使用的转换梁都是不开洞的，如果需要洞，我们就在梁中和轴上开洞。就算要开洞，也要对洞口加强防范措施，箍筋也需要增强耐久性。如果洞口受到的内力较大时，我们就采用型刚构建来加强。转换梁对混泥土的等级要求也是非常高的，即使不是为了抗震做准备，我们对转换梁的最小配筋比的要求也并不低。同时，我们也应该使用机械连接接头的方式来增加转换梁纵向钢筋刚性。还有一点关于转换梁的是，它的下部主筋应该全部在柱内，它的上部主筋也应该有一半在梁中。

当然了，我们还要构造和设计上部框架。转换梁与上部框架共同工作，可以被看成一个巨型平面空腹析架。而这巨型平面空腹析架也受到梁和楼板的约束。为了达到二度设防和承受上部荷载的功能，我们应设计刚度比较强的转换梁。我们也应该按照柱强梁弱的原则进行设计转换结构的上部框架，这样的做法，使得柱比梁的安全储备更大。根据一些关于转换层结构实验结果，安全性最薄弱的柱子就是与转换梁相连的柱子。在受力复杂的转换梁上层，承受压力的设备比较集中，在设计和实施的时候，应该根据具体的受力情况分析。

本篇论文主要讲了各种各样的转换层的设施，还有一些防震措施的应用。根据一些具体的实验结果，提出了一些可以采用的一些建议，对于工程设计来说，这有着至关重要的作用。

[1]韩伟，王英，郑文忠，赵军卫，等.某工程预应力混凝土框架转换梁设计[J].低温建筑技术，2011.

[2]李隽，徐建华，刘宏伟，浅谈高层建筑梁式转换层结构设计[J].工程建设与设计，2010.

[3]王新国.高层建筑梁式转换层设计[J].福建建筑，2012.