建筑梁式转换层结构设计

李殷德

西安长安大学工程设计研究院有限公司  陕西西安  710000

摘要：建筑工程领域持续发展中，工程技术水平不断提高，梁式转换层的使用要求也在提高，提高建筑工程的质量和安全。基于此，工程技术人员加强梁式转换层的结构设计，优化结构形式，促进结构承载性能的提升，抗震效果满足要求，提高结构合理性，延长建筑工程的使用寿命。

关键词：建筑工程；梁式转换层；结构设计

引言：要想全面提升空间利用率，建筑工程结构的设计会选择多种结构形式，而结构层作为承上启下的结构，结构受力比较复杂，这是目前建筑设计的难点。而梁式转换层结构为当前极为重要的转换层形式，其传力明确、计算方便、组成简单、成本低，所以被大量的应用到建筑工程中。

1、建筑梁式转换层的设计要求

1.1结构刚度达到工程的使用要求

对于建筑结构的转换层来说，因为竖向抗侧力并不是连续的，转换层的上下结构部分的侧向刚度会发生突变反应，设计人员应做出准确的计算与分析，使得上下转换层都符合工程的要求。一般来说，转换层的刚度应稍微低于相邻上层，以满足结构运行要求。

1.2精准计算

在建筑结构设计中，计算是重要的工作，了解到不同状态之下传递元件的应力，要就按整个三维空间，模拟真实受力与变形的状态，为结构分析提供基础。通过有限元的方法展开分析，开展转换层结构局部填充计算，转换层选取上部高度与转换层下高相近的层数，并且数量在2层以上的局部计算模型，同时还要确定楼层内的刚度，以得出符合实际的计算模型，为结构分析提供基础。

2、高层建筑梁式转换层结构的设计要点

2.1竖向结构设计

竖向结构设计要达到科学性、合理性的要求，使得结构整体性得到提升，优化结构设计方案，还要防止刚体出现变形的问题，提高结构的抗震性能，确保转换层的应用价值满足要求。因此，在方案设计环节，要执行国家相关标准和要求，以建筑行业规范作为基础，使得竖向结构设计与分配达到合理性的要求。以框支剪力墙结构为案例分析，一般会选择增大转换层等效刚度以及减小上部等效刚度的方式来调节刚度比参数。增大转换层等效刚度就是要提高下部结构的刚性性能，保持水平结构的稳定性，通常选择增大落地剪力墙的厚度，从而使得墙体结构达到稳定性标准。减小上部剪力墙刚度是利用科学设置剪力墙的方式，减小剪力墙的数量从而减小刚度，预防发生二次转换。

2.2加强抗震构造措施

对于建筑工程结构来说，使用梁式转换程度形式，使得建筑工程在高度方向更加的均匀，刚度也会符合标准，所以转换层竖直方向是不连续的，结构传力线路也会发生变化，整体抗震效果降低。因此，要做好转换层结构抗震性控制。当前最为主要的方式就是设置薄弱层，扩大地震力作用范围，同时还要增加抗震结构。通过部分框支剪力墙分析发现，在方案设计中，转换层处于二级以下的范围，框支框架以及剪力墙底部的加强位置都要提升抗震等级，相应的剪力也会发生变化，从而提高剪力墙的总体性能。对于三层及以上的梁式转换层设计中，设计人员遵循相应标准，提高框支柱与剪力墙的抗震性能，再达到最高的等级之后，设计人员可以增大结构的抗震性以保证总体性能合格。

2.3转换层设计

2.3.1转换柱设计

目前建筑工程的设计中，梁式转换层多数都是应用强柱弱梁的设计理念，根据施工原则进行，设计环节先分析转换梁端部增加荷载后塑性铰变化，利用三维模型、有限元模型展开分析，了解到不同受力条件下结构部件的变化，然后再根据技术标准展开抗震设计，保证配筋率以及钢筋间距符合要求，结构承载性能合格，具备较高的安全性与稳定性。比如框支结构来说，设计环节落实截面轴压比的设计，且模拟地震作用后的内力变化情况，从而确定最佳的配筋率。

2.3.2转换梁设计

梁式转换层中，转换梁是主要组成部件，受力比较复杂，目前以框支剪力墙结构为主，受到上部的剪力墙竖向作用，同时也会疑问剪力墙的水平剪力影响。转换梁的材料、尺寸都都会给受力造成影响，从刚度、强度、变形等方面出发，从而使得转换梁达到标准要求。转换梁设计方案的选择中，要考虑到上下层结构形式。转换梁比较常用的是拖住梁、托墙梁，如果转换层上部采用普通框架的形式，受力条件和普通梁是比较相似的，所以根据普通梁计算；入彀转换层上部剪力墙结构，满跨墙体没有开洞的情况，受力特点和损坏形式和深梁时基本相同的，根据深梁方案设计。在方案设计中，转换梁应该和转换柱的截面中线保持重合性，截面尺寸超过跨度尺寸的1/8，宽度不能超过上部拖柱截面尺寸，也不能小于截面厚度的两倍以及400mm的较大值，执行国家标准要求进行箍筋、纵筋、腰筋的设计。

2.3.3转换层楼板设计

转换层楼板是上部荷载主要的承载结构，其设计非常重要，受力复杂、变形严重，所以要根据现场的具体情况做出结构刚度的设计，选择使用高等级的混凝土，厚度通常要超过180mm，配筋率在0.25%以上。从实际情况出发，合理确定转换层楼板的应力，并且根据需要做出受力的条件，使得厚度满足标准

。

3、建筑梁式转换层结构设计应用优化

3.1钢骨混凝土转换结构的应用

建筑工程结构内的中下部要具备承载性能，因为层数比较多，所以转换层要求也在提高。为了使得梁式转换层可以充分利用，提高应用效果，可以选择使用钢骨混凝土的结构。首先，转换梁应用钢骨混凝土的形式，可以减小转换梁截面高度尺寸，抗弯、抗剪性能符合要求，结构抗震性达标，从而满足建筑工程的安全性要求。其次，使用钢骨混凝土转换结构，缩短工程建设的周期，成本也在降低，从而使得转换梁质量更高。在建筑工程的施工中，结构性能达到要求，所以要充分的选择利用钢骨混凝土转换梁的结构，发挥出该结构部件的应用优势，提高建筑工程的安全性，实现综合利用价值的提升。设计者在保证一定数量的剪力墙的同时，充分增加转土结构下剪力墙的厚度。为避免刚度损失，结构底部的承重墙应尽量小，如需处理，开孔尺寸也应尽量小。其次，地板的结构设计应采用优质混凝土材料，其特点是内应力高于劣质混凝土，有效地满足建筑结构的截面积要求。

3.2预应力混凝土转换层的应用

混凝土技术全面发展的背景之下，梁式转换层不断发展，尤其是预应力混凝土结构的应用，减小截面尺寸、自重以及钢材重量，达到转换层的设计功能性要求，还能适当的增加跨度尺寸。但是在工程的应用中，预应力混凝土施工技术受到限制，现场施工难度高且成本无法降低，影响该技术的应用。所以需要加强材料、技术、人员的合理配置，优化施工工艺，促进施工效果的提升。当前的预应力技术不断发展，尽管还存在某些问题，未来必然会发挥出更大的作用。

4结语

综上所述，为了满足人们的日常生活与工作需求，建筑物的结构逐渐向复杂化转变。而随着层数的增多，建筑稳定性的问题逐渐突出。采取转换层技术进行施工能够有效提高建筑物结构的稳定程度，其中梁式转换层施工方案是目前城市建筑中常采取的一项转换层技术，有明显的稳定作用。

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