朱凯亮
深圳市物业国际建筑设计有限公司内蒙古分公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000
摘要：带结构转换层的建筑上下部分通常为不同的功能区，在荷载和抗震等方面会有较大的差异，这类建筑物多为高层建筑，如结构首层功能为商业，二层及以上楼层功能为住宅。由于梁式转换的设计和施工更为方便，施工成本相对增加不高，实际应用性价比较高，因而通常在大梁、斜撑、箱形结构以及厚板中选择结构梁来作为转换构件，传力方向更明确，能够实现对高层建筑上部荷载的合理化配置，促使上下部分的建筑结构受力更为均衡，使得建筑物不会因为荷载过于集中而出现变形、坍塌等问题，有效地维护了建筑物的安全性。
关键词：高层建筑;梁式转换层;结构设计;
引言
高层建筑具有更大的空间，楼层也在不断提升，为了充分发挥出高层建筑的价值，设计者改变了建筑原本单一化的功能，很多高层建筑上部楼层被定位成居民住宅，而下半部分则支持办公与商业活动，多功能型建筑的数量也逐渐增加。下部楼层需要设置的墙体不多，同时柱网较大，而上部分刚好相反，为了转换不同楼层的差异化功能，需应用水平转换结构构件，即进行转换层施工。现探讨梁式转换层这种常用转换层的设计方法。
1高层建筑梁式转换层的设计原则
钢骨混凝土转换层不仅可以满足建筑技术的发展需要，能够实现建筑技术的创新发展而且还能够满足较大承载力的需要，具有广阔的应用空间和发展前途。高层建筑梁式转换层的设计需要遵循以下几个原则：首先，减少转换。在建筑施工过程中应该保持竖向主体结构的持续性，保证混凝土转换层始终保持上下数值的结构，减少施工过程中的转换次数。其次，优化转换结构。高层建筑的抗震性能是保证其结构稳定的重要因素，高层建筑更要重点关注其抗震的能力，要从各个层次加以关注，保证建筑结构之间的稳定性，利用扁梁、支柱等结构工具进行抗震结构的建造，使之更符合抗震设计的要求，当然，这类结构也容易存在柱剪力过大的问题，因此要提高结构在重力荷载条件下的强度与刚度标准。再次，直接传力。上文中提到高层建筑梁式转换层设计要遵循一个重要原则就是减少转换，尤其是上下主体为竖向结构的设计，因为间接付力或多级转换会影响到抗震后板结构的稳定性，直接传力设计可以减少复杂的多级转换，避免水平转换结构应用间接传力，保证其传力的稳定性。最后，保证结构的强度。高层建筑梁式转换层的刚度、强度是结构设计的核心要素，要保证结构之间的设计合理，能够受力均匀。
2高层建筑结构设计中的梁式转换层结构设计要点
2.1转换大梁设计
转换层大梁是非常重要的组成部分，是主要的承重结构，既有来自上部剪力墙的荷载，还要承受柱传递的力，因此在对有梁式转换层结构进行设计时，要详细计算受力情况，合理考虑各类计算参数，如刚度、强度、变形等，据此来设计梁的截面形式和面积，进行转换梁构造设计。托柱形式的转换梁若是对上部普通框架进行承托，可与普通梁的截面同等设置，若上部是斜杆框架，考虑到轴向拉力作用，需按偏心受拉构件设计；托墙形式的转换梁在对上部满跨墙体进行承托，转换梁墙体没有开洞时，其破坏形态、受力特征表现为深梁，需采用截面设计、深梁截面设计。大梁设计时要少采用单向梁，转换梁与框支柱截面中线宜重合，尽量不要进行开洞，否则洞口的位置需设置在轴和梁中附近，上下弦杆要加设纵向钢筋和抗剪箍筋，此外还要保证大梁的配筋率、接头位置合适、混凝土强度等级合适，确保转换梁满足承载力的设计要求。
2.2设计转换层上部框架
对于转换层上部框架设计而言，应遵循强柱弱粱的原则，设计过程中，设计人员应确保在粱的端末位置存在塑性铰，其目的在于提升柱梁的安全性。
根据相关梁式转换层的研究实验表明，梁式转换层与柱的相连位置通常是极为贫弱的点，较容易产生安全事故，而梁式转换层的受力还存在一定的复杂性，应力相对较为集中，对此，设计人员在具体的设计过程中，应充分考虑框架的受力情况，再给予科学合理的设计。例如，设计转换层上部框架时，设计人员为了确保设计质量，应充分计算相关应力。另外，对于与框架连接的纵向钢筋的配筋，设计人员也应给予合理设计，提高柱体的稳定性，确保上部框架的安全、可靠。具体而言，在抗震等级为1级的情况下，配筋分配的概率应大于等于1%；抗震等级为2级情况下，配筋的分配率应该为大于等于0.8%；抗震等级为3级时，配筋率应为大于等于0.7%；抗震等级为4级时，配筋率应为大于等于0.6%，钢筋间距应在80~200mm之间。
2.3竖向结构设计
合理设置竖向结构可优化转换层结构设计，防止刚体结构形变，保证建筑结构的抗震性，促使转换层结构效用更好地发挥，为有效掌握实际的建筑结构层体布置，并使竖向结构合理分配，考虑到当前很多高层建筑的主体结构多为框剪形式，在进行梁时转换层结构设计时，需要与建筑结构设计人员协商剪力墙的设计情况，合理增加剪力墙和落地剪力墙，适当增加剪力墙厚度，一般情况下下层剪力墙厚度可增加到600mm，并且为了保证剪力墙的稳定性，其自身和周围不应开洞，确有必要时应尽量减小洞口尺寸，且必须经过受力验算，确定合适的洞口位置和尺寸，减少转换层结构的刚度变化，在剪力墙的作用下保障整个的建筑结构竖向布置不会受到影响，为建筑物的转换层结构的稳定性提供保障。
2.4设计转换柱
转换柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要求。为保证转换柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制，对部分因截面尺寸较大而形成的“短柱”，轴压比的控制应更加严格。柱截面延性还与配箍率有密切关系，因而转换柱的配箍率也比一般框架柱大得多。作为重要的竖向构件，为增加安全性，对转换柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数。
2.5转换层楼板设计
楼板内部的剪力作用非常大，在这种剪力作用下楼板可能会出现形变，因此转换层楼板的刚度与强度设计十分重要。一般情况下，转换层楼板的最小截面高度≧180mm以上，每个方向的配筋率≧0.25%，转换层楼板的配筋要锚固于边梁中或楼板附近的墙体内。注意转换层楼板设计不得采用错层结构，以保证楼板的完整性，且楼板连接筒体及落地剪力墙时不得开洞。连接楼板的筒体、落地剪力墙梁体宽度至少是楼板整体厚度的2倍，梁内部纵向配筋比至少1%，并采用机械连接或焊接的方式，以保证结构的稳定性。
结束语
总之，随着建筑行业的不断发展，建筑施工技术得到了不断地创新，对于梁式转换层的应用也逐渐有了更高的要求，为了适应建筑施工技术的发展和建筑行业的新要求，梁式转换层技术也逐渐实现了新的发展。转换层主要为传力路线直接、受力简单的结构，且提前介入建筑方案，以保证结构体系与整个建筑功能的统一性、协调性。采用科学、合理的计算方法确定转换层结构的重点部位、复杂部位，做好精细化处理，必要时采用加强措施，以保证梁式转换层在地震荷载条件下表现出更大的延展性，将自身传力明确、刚柔并济的作用充分发挥出来。
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