试论高层建筑梁式转换层结构设计的要点

孙媛

博州建筑规划设计院有限责任公司  新疆 833400

摘要：随着城市化建设进程不断加快，建筑工程数量也在不断提升，规模也越来越大。但在用地资源却逐渐减少的背景下，高层建筑向多功能、多用途方向发展，有助于实现对土地资源高效利用的目标。因此，通过对运用各种架构设计类型进行设计施工的研究，在高层建筑梁式转换层架构设计中，采用梁式转换层形式已经成为高层建筑的主要形式，可以满足设计空间需要。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计；要点

0引言

随着建筑层次越来越多和建筑用途多元化，高层建筑功能的实现对上下层的架构设计需求也越来越大，在确保高层建筑安全、耐久性较好的前提下，充分发挥高层建筑优越性。梁式转换层设计是高层建筑中的常用结构转换层，其作用在于完成对原有构造的过渡作用，增加高层建筑的结构稳定性和安全系数。所以，从高层建筑梁式过渡结构层的构造性质和建筑技术原则上考虑，科学合理的高层建筑梁式转换层设计，提出科学合理的高层建筑梁式转换层结构设计的合理构思。

1高层建筑梁式转换层结构

1.1结构特点

转换层是将建筑物的上部设计荷载经过转换层重新分配后，传导到下部结构和地面。转换结构一般包括桁架、箱型结构、斜撑等。由于柱式转层结构具有设计简洁，传力方向明确的优点，除在建造时保证了高层建筑的下层结构安全对接需要之外，还需要最大程度适应不同高层空间的应用需要。常见的梁式转换层结构如图1所示。

图1 梁式转换层结构

1.2梁式转换层结构的设计原则

1.2.1刚度控制的合理性

为了使建筑物结构中转换层构件的设置点位达到建筑物耐震标准，并防止建筑物结构面板之间内力的突然变化，建筑工程设计技术人员在设计柱式转换层构造时，重视对转换层构件的刚性控制，即高层建筑上部分结构的刚度设计值应当小于下部分结构，以确保各部分结构应变范围的一致。而在增加或调整柱截面的结构参数上，则必须针对构件的大跨度、上下部刚度比、上部结构转换柱的竖向压力值等结构参数进行综合研究，而建筑设计上则必须通过加强剪力墙构件、增加结构转化层构件的钢筋数量，进一步提高建筑物下部空间结构具有更高的结构刚度与抗剪特性，从而确保转换层构件的耐震与抗压属性得以全面优化。

1.2.2转换层设置的科学性

高层建筑的过渡层系统的设计目的是保证建筑上下强度的承载力达到合理性的程度，以便在转化层与下层构件之间，具有较高的传力作用。所以，由工程设计部门在建筑结构布局方案设计的过程中，面对较高建筑物上的转换层结构设计，正确布置转换层结构方案，其中转换层布置在转换梁结构的跨度中心，严格控制落地剪力墙构件的空间高度和构件的刚性，才能避免由于传力变化而产生的质量问题。

2高层建筑梁式转换层进行结构设计的要点分析

2.1对转换层进行分析计算

对转换层进行了分析统计，重点是有效提供对局部应力的补充计算情况。所以，在进行分析统计等作业时采用的平面有限元算法，首先需要由工程设计技术人员通过对建筑物平面内部的刚度影响等各种因素加以控制，然后再针对高层建筑中各楼层的实际需求，进行科学调整。转换层设计要求对转换层在实施设计的过程中，全面获取各种信息，以明确其结构主体变动的细节内涵，以便运用统一的结构数据对转换层进行分析计算。如工程设计的技术人员可以根据空间受力变化情况进行数学模型，可以通过计算机和数据处理手段，对各种三维或立体空间进行建模，也可以通过有限元方式对转换结构进行局部补充和运算，以有序实现在各种整体之间的二层结构模型的运算任务，同时完成对各种模拟条件的综合处理，确保转换层模拟数值符合实际的施工要求。此外，在对建筑空间结构分析进行构建时，以框架梁柱为基准，以剪力墙为基准，对研究模式进行建立，先确定在梁式转换层建筑空间结构中框架支撑的总量配比，而作为梁式转换层空间结构中的重要一环，再在整个梁式转换层建筑设计流程中，按照需要设计相应的框架支撑[1]。如图2所示。

图2 框支梁与框支柱

2.2合理设计转换梁

转换梁是剪力墙和底层框架结构中的连接部分，不仅能增加高层建筑的空间面积，还能最大程度符合建筑功能需求。为此，转换层大梁作为高层建筑建设中的重要部分，对转换层中的转换梁正确设计后，不但可以应对上面剪力墙的重力进行承担，同时也对上柱所传递下来的竖向压力进行承担。同时针对转换梁本身承载力也是很大的，应对柱型转换层做出了合理的设计。首先，计算转换梁的减压比率主要是为确定转换梁的结构截面。可以采用有限元的补充计算方法等手段，测算出在梁式转换层上的转换梁的减压比率。并且要求首层转换梁截面不应超过1.2m，保证梁的过渡面结构平稳。其次，转换梁的钢筋质量等级达到了C40，是由于C40的钢筋具有耐压强度好、耐裂缝、耐久性较高等特征，因此改善高层建筑柱型过渡层的工程稳定性。最后，在转换梁的设计施工时，已经确定了转换梁中的钢筋长直径比，并要求转换梁的配筋比必须与大型高层建筑的抗震性能成正比.

2.3核定抗震等级进行设计

在高层建筑中，确定抗震级别是转换层设计的关键基础，针对抗震性质、结构高度、抗震级别等要素进行综合研究，对结构强度方向和均匀度产生高质量的数值结果，为高楼转换层结构设计奠定了坚实基础。因此，针对竖向承载力构建不是非常连续的，传力路径也会发生弯曲状况而加以分析，如果转换层的抗震性能无法达到相关要求，从而导致建筑物结构设计的整体稳定性无法提高。以30层的高层建筑为例，在核定该建筑的抗震等级时，应结合《规程》中的明确规定，对梁式过渡层的不同形式作出抗震级别的确定。如框支架的抗震等级为2级、在转换层以上的剪力墙抗震等级应当是4级、过渡层之下的剪力墙加强部分的抗震级别是3级等。另外，可借助SATWE软件对高层楼层结构进行识别，自动识别梁式转换层构件的抗震级别，以科学合理的方式进行结构的抗震设计，以保证高层建筑的使用安全性[2]。

2.4对转换层楼板进行设计

对于高层建筑转换层楼板进行设计的过程中，重点是考虑到上下楼面的剪力强度如何实现高效传递，并根据建筑结构内部的受力变化规律加以分析，确保通过对剪应力与设计楼板的刚性和强度进行结合，从而确保设计楼板构件在经受巨大的剪应力后，不会出现结构破坏和变形等问题。因为转层楼板结构所承受的重力荷载很大，在同时确定了楼层平面内和平面外部刚度的前提下，使转层楼板结构合理的传递水平震害能力，既要确保楼层结构具有更高的刚性，还要保证楼层结构具有极高的刚度。根据转换层模板设置的特点，要求在简体部位和在剪力墙部位楼板不存在开孔现象，以便大幅度增强转换层模板的稳定性。另外，通过对高层建筑的应用特点及其工程要求加以考察后，对楼板进行相应范围的开孔施工，对边板的孔洞附近加以设置[3]。

3结束语：

总之，在高层建筑中的梁式转换层结构设计一直是关键的工程内容，而梁式转换层作为大高层建筑中的关键一环，为重视并提高大高层建筑的功能稳定性，工程设计人员明确梁式转换层构造的横竖布局，并科学设计梁式转换层整体构造，以不断优化梁型转换层的结构设计，以保证大高层建筑功能使用的稳定性。因此，梁式转换层结构作为高层建筑的关键部位，依据其结构受力复杂的特点，以及对支撑系统要求较高，为了更好地在施工过程中控制质量，需要科学合理地精心组织、标准化施工、严格进行质量管理，从而为建筑物整体质量提升打下基础。

参考文献：

[1]周瑜.高层建筑梁式转换层的结构设计要点[J].新材料·新装饰，2021，3(18):2.

[2]孟雷.高层建筑梁式转换层结构设计方法[J].冶金丛刊，2021，006(019):176-177.

[3]孔令朋.高层建筑转换层结构设计与施工[J].建筑发展，2021，5(2):75-76.