梁式转换层结构设计

1、梁式转换层结构设计目前梁式转换层结构在高层建筑中的应用较多，它可以极大地改善建筑结构的抗震和抗压性，提升高层建筑整体施工质量，维护建筑物的安全和稳定性，同时又能使建筑物线条清晰，是当前建筑行业众多企业和技术人员研究的重点。文章对高层建筑结构设计中的梁式转换层结构设计进行了重点的研究。关键词：建筑；结构设计；梁式转换层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

2、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。1高层建筑结构设计中的梁式转换层结构设计原则1.1科学布置结构高层建筑的转换层不仅要使建筑物功能布局合理，更重要的是保证各层结构的稳定性，以合理的结构布置保证上下层结构的传力有效，因此要避免出现转换次梁以及水平多级转换，且转换层位置不可过高，以免对刚度造成太大影响，使得转换层附近的传力途径发生突变，或者因某处刚度过度削减形成受力薄弱层，如果必须将转换层设置在高位时，则必须合理控制下部结构的刚度、落地剪力墙的间距

3、，使转换柱、剪力墙对称布置，上方的转换柱尽量布置在转换梁的跨中位置，避免内力突变引起的弯曲、剪切变形。1.2合理控制刚度为了保证转换层结构设置位置可以满足抗震要求，也为了更好地防范层间位移角和内力突变等情况，梁式转换层结构设计要合理控制刚度，确保转换层刚度不会发生任何突变，因此需要强化转换层下部主体结构刚度，弱化上部刚度，使上下结构部分由于剪切刚度、轴向变形刚度和弯曲刚度引起的变形一致，具体可通过优化设计截面来达到这一目的，按照计算跨度来确定转换梁截面高度，或者增加转换层楼板厚度、增加剪力墙数量、增加梁式转换层的腰部钢筋、适当提高混凝土强度等，保证下部大空间整体结构有适宜的刚度、强度、延性，提

4、升转换层的承载能力和抗震性能，充分发挥梁式转换层对建筑结构的优势。1.3准确有效的计算结构设计最重要的一步就是计算分析，计算各种状态下的转换构件受力情况，在进行受力计算时，需要对三维空间进行整体计算，模拟其实际受力变形状态，据此对整体结构进行有效分析，此外还要有效提升对局部力的补充计算情况，以有限元的方式取转换结构上至少两层结构进行模型计算分析，在整个计算过程中最重要的就是保证模型数据的真实性，建立以梁柱、剪力墙等重要结构为基础的计算模型，结合梁式转换层结构的设计要求，转换层结构需要达到的刚度、传力等控制效果进行反复计算求证。1.4减少转换梁式转换层若想更好地发挥对上下建筑结构的转换作用，必须

5、缩短梁式转换层的传力路径，保证传力直接，减少间接传力，因而要严格控制竖直构件的数量，减少竖向的多级转换，有效避免转换层刚度突变问题的产生，这样在地震时上下部的变形不会有太大差异，建筑物不容易被破坏，抗震性能大为提升。例如在进行框架核心筒结构设计时，将上部竖向结构直接向下接地，使上下主体结构呈现整体竖向形式，突出高层建筑工程施工的连续性，此外还可以竖向承重构件作为转换结构，利用对托梁进行转换，减少次梁的间接转换，缩短传力路径。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

6、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

7、转换梁满足承载力的设计要求。2.2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

8、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。2.3转换层上部框架强柱弱梁是上部框架的主要设计理念，因为与转换梁相连的柱应力相对比较集中，需要作为受力薄弱点进行设计。为了保证在梁端出现塑性铰，需要根据实际的受力情况实施相应模拟计算，结合抗震设计等级要求确定柱纵向钢筋的配筋率和钢筋间距，以确保高柱具有较强的安全性能和储存功能。例如对于框支柱设计时，应尽量采用对称布置，并避免次梁的多级转换，按轴压比控制框支柱的截面，调整地震作用下的内力，并合理配筋。2.4楼板设计梁式转换层的楼板设计要考虑其刚度和强度，确保上层结构的水平剪力能有效向下传输，避免因剪力造成开裂或者变形破坏，因此楼

9、板的最小截面厚度要大于18mm。考虑到楼板承受的水平剪力和竖向荷载的双重作用，楼板应双层双向配筋，并且转换层楼板应同层设置，特别是落地剪力墙位置楼板不可开洞，以确保楼板的整体承载性能满足梁式转换层结构设计要求。2.5抗震设计由于梁式转换层结构多见于高层，刚度和其均匀性都会发生变化，如果转换层的竖向构件或者墙以及柱截面设计不满足要求，无法实现直接传力效果，建筑物的抗震性能将大幅下降，对于建筑物特别是高层建筑物来说威胁较大，建筑结构的安全性和稳定性无法满足将会造成严重的生命和财产损失，根据高层建筑混凝土结构技术规程规定，框支剪力墙结构转换层的位置在3层及以上时，需要提高剪力墙底部或构件的抗震性。3

10、高层建筑结构设计中的梁式转换层结构设计应用3.1钢骨混凝土转换结构的应用随着城市化脚步不断前进，当前城市建设中建筑工程项目多为高层商业或住宅类建筑，这使得在设计上对转换构件的承载力要求特别高，受力截面也比较大，但是这样会占据较多的建筑物功能空间，因此往往会以高性能材料来进行转换层施工，例如钢骨混凝土转换结构可有效提升转换梁的承载力、刚度以及抗震性能，相比普通的混凝土结构，可明显减小转换梁的实际截面尺寸，并减少材料成本和支模、绑扎钢筋等环节的施工成本，有利于保证施工质量和工期。3.2预应力混凝土转换层的应用在混凝土施工技术的发展下，梁式转换层结构有效地融合了预应力混凝土的性能优势，可降低横截面积尺寸、自重、钢材量，既能实现梁转换层的设计目标，还能增加跨度。但在实际应用过程中，由于施工成本较高、难度较大，需要在充分掌握预应力混凝土施工技术，保证该技术在开展的预应力材料、机械、人工等物质条件齐全的基础下加以利用。就当前的情况来看，虽然有一定的应用限制，但在预应力技术不断更新、发展与应用的背景下，预应力混凝土转换层未来将会获得更多的应用机会。4结束语建筑行业专业人士一定要加强对梁式结构转换层结构设计的研究，全面优化转换结构，协调好梁和梁之间的位置以及承受的压力，注重转换层结构下部结构的承受能力，加强对楼板、抗震方面的设计，使转换层结构的设计