1、梁式轉換層的高層建筑結構設計摘要：轉換層是高層建筑設計中的常用結構，具有傳力明確和施工簡單等特點。文章總結了梁式轉換層的設計原則和計算要求，并從結構布置的角度分析了設計要點。關鍵詞：梁式轉換層；結構布置；設計要點中圖分類號：TU97文獻標識碼：A文章編號：引言現(xiàn)代建筑趨于高層化和體型復雜化發(fā)展，在結構設計中多功能和多造型的要求越來越多，為了滿足發(fā)展的需要和建筑功能的變化多樣，轉換層結構在高層建筑中的應用越來越多。相較于其他類型的轉換層，梁式轉換層具有設計施工簡單、經濟合理和轉換構件明確的優(yōu)點。本文就其設計中應注意的設計要求進行了概括，分析了轉換層構建中樓板及框支梁等的設計特點，對整體的結構布置

2、進行了探討總結。2.高層建筑梁式轉換層設計原則與計算要求2.1梁式轉換層設計原則轉換層是地震發(fā)生時高層建筑中的薄弱環(huán)節(jié)，轉換層的存在使建筑物豎向的整體剛度突變，不利于結構抗震，在建造中要遵循一定的設計原則：1)在設計中盡量降低需結構轉換的豎向構件的使用率，盡可能應用直接落地的豎向構件，當整體建筑中轉換構件越少時，形成的剛度突變就越小。轉換層相對較少的結構是對抗震有利的結構。1轉換層本身也應具有足夠的剛度設計，一般情況下梁高不小于跨度的1/6的設計是保證轉換層以及其下部連接構件內力合理分配的基礎，剪力墻柱、轉換梁等構件的受力性能良好才能更穩(wěn)定的完成結構轉換。2)設計中盡量對稱布置轉換層以上的柱子

3、和剪力墻，在轉換梁發(fā)生變形時，梁上立柱的柱腳會有較大的轉角，極易引起柱的彎曲和剪切，并且使立柱產生極大的內力發(fā)生超筋，故梁上立柱應盡可能設在轉換梁跨中。2考慮到抗震性能，對剪力墻的比例也必須進行一定的控制，一般橫向落地剪力墻的數(shù)目占比橫向墻總數(shù)宜大于1/2。3）考慮建筑整體剛度，轉換層在高層建筑的豎向位置盡可能設計在較低的范圍，較高位置的轉換層易使框支剪力墻結構在轉換層附近的內力、剛度及傳力途徑發(fā)生突變，形成薄弱環(huán)節(jié)。當設計中必須出現(xiàn)高位轉換時應綜合考慮轉換層下部框支結構的剛度，控制彎曲、軸向變形及剪切的綜合效應，盡量降低內力突變的情況?？傊M量強化轉換層下部空間的強度和剛度，一般通過加大豎

4、向構件主題結構的橫截面積、增設剪力墻以及提高混凝土強度的方法來實現(xiàn)，在設計調整構件剛度時同時也要注意均衡協(xié)調分布整體剛度。34）帶轉換層結構設計的計算要求準確全面，其作為整體結構中的重要部分應采用符合實際受力變形狀態(tài)的計算模型進行立體的結構分析計算，并附加多模型程序進行抗震計算及高位轉換等相關計算。42.2梁式轉換層受力機理與設計計算梁式轉換層只是高層建筑結構中的一個組成部分，在進行其內力分析之前要對整體的結構進行計算分析，再根據轉換層豎向剛度不均及結構變化明顯等特點利用三維分析及平面有限元等結構軟件進行計算。在計算時應注意轉換結構是否進入局部計算模型，計算模型要符合實際情況，以梁柱為空間分析

5、基本單元，剪力墻要作為柱單元來進行分析。轉換層樓板本身承受著極大的平面內剪力，要將上層構件的水平剪力傳遞到下層抗剪力結構上，是承托豎向荷載的重要構件，在整個設計計算中至關重要。5梁式轉換層結構以梁柱和剪力墻作為傳力途徑直接進行傳力的特點對分析計算有極大的優(yōu)勢。3.梁式轉換層的結構布置要點3.1結構豎向布置高層建筑對于其結構布置要求側向剛度下部大于上部，避免剛度突變，而轉換層結構的出現(xiàn)使整體結構有悖于其要求的結構布置，建筑工程中存在高位轉換的問題。因此在設有梁式轉換層的高層建筑設計中，結構中盡量應用剪力墻落地，強化下部的結構剛度，或直接在底部增設剪力墻結構，可有效提高底部剛度。6除增加剪力墻數(shù)量

6、外還可調整增加其厚度，使轉換層下部剪力墻厚度大于上部厚度。結構中，底部的剪力墻不宜設有洞口，以免削弱剛度。再適當在轉換層上部一些較長的剪力墻中部設置結構洞，這不僅調整了整體結構剛度，還可減輕建筑物負重及梁柱負載承受的力，利于抗震設計的要求。73.2構造布置與措施應協(xié)調轉換層上下部分結構布置，使轉換結構的數(shù)量盡量減縮且處于建筑中的較低位置，轉換構架盡量靠近支座便于內力的豎向傳遞。設計要保證框支層上剪力墻洞口上部的連梁形成強剪弱彎，梁內配置交叉斜筋且配筋充分，對于有二次轉換梁的轉換層，轉換主梁在剪跨比較小的區(qū)段易出現(xiàn)剪切破壞，荷載經多次傳遞二次轉換梁引起應力相對復雜，次梁正交部位截面應變分布復雜，

7、主梁容易在水平作用力下大角度扭動，梁端形成裂縫，故結構設計布置中應盡量避免二次轉換。薄弱部位樓板的平面內變形對結構受力的影響要考慮到結構整體分析中，為使剛心與結構質心盡量重合，要通過調整剪彩力墻的布置方式來避免扭轉情況的發(fā)生。4.梁式轉換層結構的構件設計4.1轉換層樓板的設計轉換層因為要將處于其結構上部的水平剪力傳遞到其下部結構，在轉換平面內受力較大，樓板易出現(xiàn)變形等情況。在設計中要盡量加厚樓板的厚度，建議采用現(xiàn)澆板且厚度在1.8m以上，這樣能加強轉換大梁的抗扭能力和側向的剛度，也利于轉換層在其平面內對剪力進行重新分配?；炷恋膹姸纫褂肅30以上強度等級的，可采用雙向鋼筋固定，每排鋼筋的配筋

8、率盡量在0.25%以上，另外在混凝土中加適量的鋼纖維則可極大程度的提高混凝土的抗剪性能，防止混凝土斷裂。轉換層的樓板若非必要不宜開設結構洞，若開設洞口則要在其周圍以暗梁或次梁加固，且洞口位置應遠離轉換層外緣以盡量保持其剛度。84.2轉換層框支柱與框支梁設計框支柱的軸壓比設計關系到結構能否具有足夠的延伸性，這關系到結構的抗倒塌能力。在抗震設計中，框支柱軸壓比在一級抗震時的應控制在0.7以下，二級抗震應控制在0.75以下而三級抗震時控制在0.8以下。若框支柱的軸壓比僅控制在0.85以下則建筑結構不具有抗震性能。另外框支柱可設計部分縱筋伸入框支梁以上的墻體，可加強上下結構的連接可靠性。9框支梁不僅是

9、保證框支剪力墻抗震性能的關鍵結構，還是轉換層上下結構負載的傳力樞紐，受力情況較為復雜，且受力較大，設計時盡量設置較多的冗余儲備，否則在豎向剪力的作用中梁柱會遭到破壞。要加強框支梁構造，鋼筋伸入支座后應設牢固的錨固，對于開設結構洞的部位要加強配筋。5.總結在高層建筑的整體設計中，帶有梁式轉換層的是整體結構設計中的難點和重點。轉換層由于受力復雜，在設計中要較為嚴格的控制剛度等因素，以便在震害中保持抗震性能。梁式轉換層也可根據轉換形式分為多種情況，如是否加腋或不同混凝土類型的轉換層。實際的工程應用和建設中要不斷的對方案進行研究比較，采用有限元分析程序對各方案結構形式轉換梁進行受力等分析和科學的計算，盡可能在經濟適用的情況下完成安全可靠的工程。參考文獻：1邢紅勇.高層建筑梁式轉換層中連續(xù)短梁的設計建議M.江蘇建筑,2001(1).2唐興榮.高層建筑轉換層結構設計與施工M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.3羅立波.高層建筑鋼筋混凝土梁式轉換層施工技術的研究M.建筑科學，2004.4雷靜.帶主次梁轉換層框支剪力墻結構計算分析M.中國建筑研究，2006：7-125李永貴.高層建筑鋼筋混凝土梁式轉換層施工技術研究J.建筑研究科