高层建筑梁式转换层的优化设计

王留刚1王菲菲2

1身份证号码：13112619911204****山东省德州市253000；

2身份证号码：37140219910424****山东省德州市253000

摘要：现阶段，我国建筑行业致力于高层建筑建设，其根本原因在于高层建筑能够有效缓解城市居民住房压力，有效促使我国经济发展。梁式转换层作为高层建筑重要组成部分，其自身稳定性与高层建筑整体质量之间存在紧密的联系，因此，正在高层建筑施工时，应提高对梁式转换层结构设计的重视程度，并制定高层建筑梁式转换层优化设计方案，降低梁式转换层设计过程中出现的问题，全面提升高层建筑梁式转换层设计的合理性。本文就高层建筑简要分析梁式转换层结构，明确梁式转换层结构设计方法和设计要点，使得梁式转换层结构在高层建筑施工中发挥自身最大的作用。

关键词：高层建筑；梁式转换层；设计方法

引言

随着社会不断发展，高层建筑建设数量不断增加，这对于我国建筑行业发展有促进作用。对于高层建筑结构支架来说，在施工时应采取适当的方法实现结构支架转换性能，在这里需要使用梁式转换层结构进行高层建筑施工，从根本的角度上实现高层建筑结构支架转转换，有效提升高层建筑整体安全性。

一、工程概括

比如一个工程项目，为高层的住宅楼，主楼地上32层，地下2层，裙楼地上3层，地下2层，在这个工程里面，将地下1层楼作为上面结构的固定端，将主要楼层作为一个剪力墙的结构，把结构转换的层放在固定端以上4层的位置，这样以来结构转换层的支架模式就变成了梁式转换层。转换层的状况是：标高为20.00m，设置转换层（建筑3层顶楼），转换的层高为大概6m，转换区域的面积为900m2，呈现的是一个L的格局，转换层的抗震等级为二级，因为其下2层都是商城，设计活荷载为3.5KN/m2，一共需要21根支柱，矩形柱网络的布置，最大的横截面积为1500*1000，主要的钢筋为Φ18至Φ25的Ⅲ级钢（HRB400），箍筋为Φ12的Ⅱ级钢（HRB335），混凝土强度等级为C60（其中与剪力墙连接的柱为C50）。

二、梁式转换层结构形式和受力机理分析

众所周知，高层建筑下部受力远远多于建筑上部受力，因此，在进行高层建筑施工时，应充分考虑建筑上下受力状态，并据此选取适当的技术手段进行高层建筑施工。另外，在高层建筑施工之前，应对建筑施工现场地质条件和环境状态等方面综合考察，根据考察结果设计高层建筑施工图纸，按照相应图纸进行高层建筑施工，避免在高层建筑施工时出现问题。为了保证高层建筑能够实现上下受力平衡的目的，应在高层建筑施工时，采用行之有效的措施进行高层建筑下层墙体施工，应在这个过程中增加柱网数量，逐渐降低高层建筑上部墙体密度，使得高层建筑实现上部建筑空间逐渐减少的目的。这不仅仅能够减少高层建筑施工周期，还能分散高层建筑受力，避免高层建筑在使用过程中受到外界作用力的集中压迫，提升高层建筑整体稳定性。

目前我国建筑行业中使用的梁式转换层结构有很多种，而且这些梁式转换层结构应用范围和制作步骤也存在诸多差异，因此在高层建筑梁式转换层施工时，应选取适当的领式转换层结构进行施工，有效减少高层建筑梁式转换层施工中出现的问题。在选取梁式转换层结构时，还应该充分考虑转换层结构自身受力特点，确保梁式转换层选取的合理性。

三、高层建筑梁式转换层结构设计

（一）梁式转换层结构设计原则

1、由于高层建筑楼层较高，导致高层建筑整体稳定性较差，因此在高层建筑梁式转换层结构设计时，应减少竖向构件的使用，其根本原因在于竖向构件越多会导致转换层构件数量减少，这不仅仅影响高层建筑整体刚度，对高层建筑抗震性能也有严重的影响。

2、在设计梁式转换层结构的过程中，必须要确保转换层具有足够的刚度以及硬度，因为在理想的状况下，设计的转换梁的高度是应该大于跨度的六分之一，这样可以保证结构的内部力量在转换成的结构下得到合理的分配，使得墙体、柱体、转换梁都有很好的承受能力性能。

3、在设计转换梁的结构中，应该秉持着“楼板在平面的刚度大无穷”的假设原理，使得剪力墙体与所有的柱体位移距离相等或者是水平力按照剪力墙与柱体的刚度进行一定量的比例支配。因为转换成的楼板需要将上部分的水平剪力传递到下部分的结构中，转换层本身也要承受一定量的载荷和平面内的剪力，使得转换层的楼板在自身的平面力度影响下，会产生结构变形。所以需要保证转换层的楼板配备一定的刚度和强度。

（二）梁式结构转换层技术设计

1、需要设计模板支撑系统

从结构的安全出发，必须要通过软件或者是人工的精确计算来得出支撑系统的安全参数和支撑钢管的横截面和跨度、空间间距，从材料的利用程度考虑，要可以满足到模版的数次周转和装拆卸的便利；从结构设计的方面考虑的话，要对比较难支膜的部分和隐蔽的分支节点要通过软件得出详细的设计图。

2、需要设计钢筋的下料和绑扎方案

转换梁纵筋直径较大、数量较多、排数也多，箍筋直径较大、肢数较多、一般全长加密，构造腰筋须按受拉钢筋的锚固要求锚固在两端柱子内，所以钢筋的下料和绑扎比较困难。每一道梁式转换层的钢筋放样和下的材料都应该符合国际规定或者是本项目的行业规范和设计图纸的要求，必须先进行简单的布局排列，找出符合实际操作的捆绑方式再进行实际的操作，以此来防止下料之后没有按照一定的规则安置钢筋，使得钢筋没有捆绑好，作用力不强，影响到了混凝土的鼓捣密实程度。

3、设计混凝土的浇筑方案

转换层的横截面积和转换内部的构件体积过于大的时候，混凝土的浇筑必须符合该项目的浇筑要求，一般一次浇筑完毕，可以保证结构整体性较好，但是这个方法会导致鼓捣不到位而影响到了梁柱体的美观与质量，而且荷载会增加，对模版的安全系数也是一个很大的考验，施工时应加以注意。

（三）梁式转换层计算

1、转换层楼盖及框支柱的计算

高层建筑梁式转换层的楼盖由转换梁和楼板组成。梁式转换层的转换梁是承托柱传递的竖向荷载或承托上部剪力墙的重要构件，对整个转换层结构具有重要作用，因此要格外重视；梁式转换层的楼板是必须要将上层的力量传递到下层的结构中，所以其不单要承受打的平面剪力还要部分竖向的载荷，所以楼板要具有一定的强度和刚度。转换柱是承担转换梁传递而来的荷载并将此荷载传递给基础的重要构件，设计时应有足够的强度、刚度和抗震延性。

2、转换层的补充计算

在计算施工局部的时候，应该考虑到楼层平面钢筋强度的影响，在模型中进行计算，还需要注意实际结构三维空间效应。框支剪力墙计算比较复杂，可采用PKPM框支剪力墙有限元分析模块进行补充计算并可按应力配筋。框支剪力墙的框支柱与上部的剪力墙是相连接的，这些均应在框支剪力墙补充计算时加以合理考虑。

（四）梁式转换层设计的注意事项

1、转换梁设计占高层建筑转换层设计的决大多数，在实际应用中，通常把转换层作为设备层来使用。因此，在转换梁设计中要考虑腹部开口相对大小和开口位置。

2、要充分考虑转换梁与上部结构共同工作的程度，通常分为完全、部分和没有共同工作三种情况来分析，否则会造成梁的跨中弯矩和支座剪力与实际情况发生很大差异。

3、尽量避免转换层与下部结构竖向刚度产生突变，对下部结构在满足建筑物使用功能要求的基础上，应提高下部结构的截面尺寸，增加剪力墙、提高混凝土的强度等级。

参考文献

[1]胡建荣.梁式转换层的高层建筑结构设计与研究[J].价值工程.2017(10).

[2]薛波.高层建筑中钢筋混凝土梁式转换层施工技术的有效运用[J].绿色环保建材.2017(04).

[3]覃永叙.有梁式转换层的高层建筑结构设计[J].中华民居(下旬刊).2013(09).