徐希军1 孙绍华2
北洋建筑设计有限公司临沂分院，山东临沂276000 天元建设集团有限公司，山东临沂276002
摘要：高层建筑空间越来越大，楼层也越来越高，为了充分发挥高层建筑的价值，设计人员改变了建筑原有单一的功能，许多高层建筑的上部楼层被定位为居民住宅，而下部楼层则以办公和商业为主要功能，多功能建筑逐渐增多。需要在下层设置不多的墙，同时柱网较大，而上部正好相反，为转换不同楼层的差异性功能，需要采用水平转换结构构件，即转换层施工。本文介绍了一种常用的梁式转换层的设计方法。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计；
前言
高层建筑空间越来越大，楼层越来越高，为了充分发挥高层建筑的价值，设计师改变了高层建筑原有单一的功能，许多高层建筑的上部楼层被定位为居住的地方，而下部楼层则为办公和商业的场所，多功能建筑的数量逐渐增多。需要在下层设置不多的墙，同时柱网较大，而上部正好相反，为转换不同楼层的差异性功能，需要采用水平转换结构构件，即转换层施工。文章从浅析高层建筑梁型转换层结构设计展开论述。
1高层建筑梁式转换层的设计原则
钢骨混凝土转换层既能满足建筑技术发展的需要，又能实现建筑技术的创新发展，同时又能满足承载力要求，具有广阔的应用空间和发展前景。高层建筑梁式转换层的设计应遵循以下原则：
（1）减少转换量；施工过程中应保持主体结构竖向连续性，保证混凝土转换层始终保持上下数值结构，减少施工过程中的转换次数。
（2）转换结构的优化。高楼的抗震性能是保证结构稳定的重要因素，高层建筑更应重视其抗震能力，应从多个层面来考虑，以保证结构间的稳定性，采用扁梁、柱子等结构工具进行抗震构造，使其更符合抗震设计要求，当然，这种结构也容易出现柱剪力过大的问题，因此应提高结构在重力作用下的强度和刚度标准。
（3）直接传递。应遵循减少转换量的重要原则，尤其是上部竖向结构的设计，因为间接荷载或分层转换都会影响板结构的稳定性。采用直接传递设计，可减少复杂的多层传递，避免在水平传递结构中采用间接传递力，保证传递力稳定。
（4）保证了结构的强度。刚度、强度是高层建筑梁式转换层结构设计的核心因素，要保证结构间设计合理，能均匀受力。
2转换层的类型和特点
（1）梁式转换层，该结构主要应用于楼面大空间框架剪力墙结构，可将上部剪力墙转变为下部框架结构，形成不落地剪力墙。对于水平和垂直转换，应采用双向梁式布置，结构设计与施工相对简单，受力结构清晰，可在工程实践中广泛应用。
（2）箱形转换层，该结构主要应用于转换梁截面较大的情况下，在转换梁的梁顶和梁底同时设置一层楼板，形成箱形梁，可全层转换布置，具有约束性强，刚度大，整体效果好，上下部结构均匀等优点，但该结构需开大量设备孔，施工相对复杂，总体成本较高。
（3）厚板转换层，主要应用于上下柱网存在较大错位，且不能由梁体直接支撑的情况下，可根据柱网的实际尺寸和上部下部结构的荷载情况确定板转换层的厚度，该结构具有下部柱网布置灵活，厚板刚度大，整体性好，施工简单等优点，但由于厚板本身的重力较大，地震作用较大，在地震作用下极易自我破坏，且对材料的消耗较大，整体造价较高。
3高层建筑结构设计中的梁式转换层结构设计要点
3.1转换大梁设计
传递层梁是传递层和主承重结构的重要组成部分，既受上部剪力墙的荷载作用，又受柱子的受力作用。在梁传层结构设计中，应考虑梁的刚度、强度、变形等各种计算参数，详细计算传层应力，并根据梁的截面形式和面积来设计梁的结构。
若上挡柱的转换梁形式为普通框架，则其截面可与普通梁相同；若框架上部为对角型，则转换梁应按偏心拉力作用下的轴向拉力构件设计；若转换梁的托架形式为上跨挡墙，且墙体无开口，则转换梁应根据破坏形态、深梁的承载特性设计；若上跨墙挡梁的转换梁形式为上跨挡墙，则应按深梁的托架形式设计；在设计时，单向梁应使用较少的单向梁，转换梁的截面中线应与框架柱重合，尽量不要开孔，否则孔的位置应尽量设在靠近井筒和梁的中间位置，上下弦加纵筋和剪力箍筋，并保证梁的加筋率、节点位置和混凝土强度等级符合设计要求。
3.2设计转换层上部框架
在转换层上部框架设计时，应遵循强柱性弱梁柱的设计原则，设计人员应保证梁的端部有塑性铰链，目的是提高柱梁的安全性。通过对梁式转换层的试验研究表明，梁式转换层与柱的连接位置往往非常不均匀，极易发生安全事故，且梁式转换层的受力仍有一定的复杂性，应力比较集中，为此，设计者在进行具体设计时，应充分考虑到框架的受力情况，再进行科学合理的设计。举例来说，在转换层上部框架的设计中，设计者应该充分计算相关应力，以确保设计质量。此外，对于与框架相连的纵向钢筋，设计者还应对其进行合理设计，以提高柱的稳定性，保证上部框架的安全可靠。具体地说，当抗震等级为1级时，配筋分布的概率应大于等于1%；当抗震等级为2级时，配筋分布应大于等于0.8%；当抗震等级为3级时，配筋分布应大于等于0.7%；当抗震等级为4级时，配筋分布应大于等于0.6%，钢筋间距在80~200 mm之间。
3.3竖向结构设计
通过合理设置转换层，可以优化转换层结构设计，防止刚体结构的变形，保证建筑结构的抗震性能，促进转换层结构更好地发挥作用。为有效地掌握真实的建筑结构布局，使转换层结构得到合理的配置，考虑到目前许多高层建筑的主体结构多采用框架剪切结构，因此在梁式转换层结构设计时，应征求建筑结构设计者的意见，考虑到目前许多高层建筑的主体结构多采用框架剪切结构，一般转换层结构刚度变化不大，为保证转换层结构的稳定，传递层结构，应尽量减小小孔的尺寸，且必须进行受力校核，确定适当的孔位置和尺寸，以减小转换层结构的刚度变化，从而保证整个结构的稳定性。
3.4设计转换柱
换向柱截面尺寸主要为轴压比控制，满足剪压比要求。转换柱必须严格控制轴压比，以确保具有足够的延性，其尺寸为短柱体的较大部分，而对轴压比的控制更为严格。由于柱截面积延性与配箍率有密切关系，所以改造后的柱截面积比普通框架大。转换柱的剪力和弯矩端部应乘以相应的增加系数，竖向构件对于提高构件的安全性非常重要。
3.5转换层楼板设计
楼板内部剪切效应很大，在这种楼板下会发生剪切变形，因此楼板的刚度与强度换算设计十分重要。一般而言，转换最小截面的楼面高度大于180 mm，且其加强率在0.25%或以上时，转换加强率应固定在内墙底板边或底板附近。变换层的设计不应该是错层结构，这样才能保证楼板的完整性，保证楼板联接筒的完整性，不会在开孔时产生剪力墙。剪力墙梁体的宽度至少是地面总厚度的两倍，梁的纵向加强至少为1%，以保证结构的稳定性，机械连接或焊接。筒体与地面连接。
结语
总之，随着建筑业的不断发展，建筑技术不断创新，对梁式转换层的应用要求也逐步提高，为适应建筑业的发展和建筑业的新要求，梁式转换层技术也逐步实现了新的发展。转化层主要为传递力路线直接，受力简单的结构，并提前介入建筑方案，保证结构体系与建筑整体功能的统一、协调。通过科学合理的计算方法确定转换层结构的重点部位和复杂部位，并对其进行精细处理，必要时采取加固措施，使梁式转换层在地震荷载作用下有更强的延展性，充分发挥其自身传力明确、刚柔并济的作用。
参考文献
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