高層建筑梁式轉換層結構設計原理及其應用

嚴偉偉

【摘要】梁式轉換層在高層建筑中的應用十分廣泛，在實際設計中應當盡可能的減少高層建筑的豎向構件，并且實現(xiàn)轉換柱和剪力墻的對稱布置，同時，合理控制轉換層的結構位置高度。此外，保證梁式轉換層的結構剛度也很重要。本文對此進行了分析研究。

【關鍵詞】高層建筑；梁式轉換層；結構；設計；原理；應用

梁式轉換層在高層建筑中的應用十分廣泛，它不僅傳力模式簡單、直接、明確，在實際工程應用中對于設計、計算、分析也較為明晰，在施工中也比較容易實現(xiàn)。對于梁式轉換層設計原理及具體應用有詳盡的分析將能夠幫助這種結構更好的在實際工程中發(fā)揮效用。

一、轉換層結構設計的原則

1. 減少高層建筑的豎向構件

在高層建筑梁式轉換層的結構設計中，首先需要遵循的原則便是建設高層建筑中的豎向構件。豎向構件的數(shù)量越多，可以進行轉換的功能結構相對就會越少，這會直接影響梁式轉換層的剛度，會對于建筑體的抗震性與穩(wěn)定性帶來直接的影響，甚至會留下安全隱患。高層建筑的轉換層可以根據(jù)建筑體的結構特征以及功能特性進行合適的布設，這樣才能夠保障建筑體的安全性與穩(wěn)定性。

2. 對稱布置轉換柱和剪力墻

想要保障梁式轉換層的安全與穩(wěn)定，轉換柱與剪力墻間的位置布設非常重要。最合理的便是采取轉換柱與剪力墻的對稱布置，以這種方式能夠極大的保障梁式轉換層的穩(wěn)定性。轉換柱最好處于轉換梁正中的位置，這樣當轉換梁發(fā)生形變時，不至于對于轉換柱構成太大影響，梁式轉換層的穩(wěn)定性仍然能夠有所保障。

3. 保證梁式轉換層的結構剛度

梁式轉換層的結構剛度是保障轉換層抗震性與穩(wěn)定性的基礎，這一點必須得到保證。梁式轉換層在施工時必須選擇性能最佳的混凝土，這樣才能夠讓轉換層更好的實現(xiàn)轉換作用。此外，對于轉換柱和剪力墻在進行結構設計時也要充分考慮二者的受力情況，只有科學合理的設計才能夠使整個結構具備良好的穩(wěn)定性，這也是建筑體抗震性能的保障所在。

4. 轉換層結構位置不能過高

在結構設計中轉換層結構的位置一定要合理，不能過高，否則轉換層的受力會過大，很容易形成安全隱患。轉換層的位置高度必須控制在合理的范疇內，其高度一旦超過建筑體的標準，整個轉換層的剛度會直接降低，轉換梁與轉換柱的受力也會增大，這就很容易產(chǎn)生超筋以及形變問題，甚至會影響建筑體的抗震性能。因此，轉換層的高度一定要控制在合理的范疇內，這樣才能夠保障梁式轉換層的整體穩(wěn)定性。

5. 對梁式轉換層的結構進行嚴格計算

梁式轉換層結構設計是整個建筑結構設計中比較重要的一個部分，對整個建筑結構的安全性和實用性有著比較重要的影響。因此，在對梁式轉換層結構進行設計的過程中，為了保證梁式轉換層結構設計的合理性和準確性，一定要對在相關數(shù)據(jù)進行嚴格計算。在根據(jù)建筑物的實際受力變形狀態(tài)構建計算模型的時候，應該通過三維空間的整體結構對模型進行整體分析，應用有限元的方法來對轉換結構實施局部的補充和計算，務必確保設計計算的準確性。

二、梁式轉換層結構設計和構造

1. 結構形式

梁式轉換層在實際工程中的應用十分廣泛，它的力量傳導途徑通常是從剪力墻到轉換梁，然后再傳導到轉換柱，這種傳力模式不僅簡單、直接、明確，在實際工程應用中對于設計、計算、分析也較為明晰，在施工中也比較容易實現(xiàn)。正是因為這些優(yōu)越性使得梁式轉換層的應用十分廣泛。與此同時，它也存在一些局限性，當結構的上下軸線布置錯位時轉換梁的數(shù)量就需要增加，這會直接使得整個結構的受力情況變得復雜。想要避免這一點，在結構形式的設計上必須合理，這樣才能夠讓梁式轉換層更好的發(fā)揮其功效。

2. 受力機理和設計分析

梁式轉換層的受力機理通常是從剪力墻到轉換梁，然后再傳導到轉換柱，對于受力機理的了解能夠幫我們在計算分析時更有針對性。梁式轉換層在實際使用時必須對于轉換梁、轉換柱的數(shù)量有合理的計算分析，對于承托層數(shù)也要有合理的設計，這樣才能夠讓整個梁式轉換層更穩(wěn)定的發(fā)揮其功效。

3. 梁式轉換層設計要求

梁式轉換層在具體的設計中必須結構建筑體的結構特征以及建筑要求，同時，結構建筑體的功能以及整個轉換體的力量傳導模式，在合理的高度范圍內靈活的布置一個或者多個轉換層結構。此外，在具體的設計中對于轉換層結構的剛度也要有所保障，這是建筑體抗震性的基石所在。這些都應當在具體設計中重點考慮。

三、工程實例分析

1. 工程概況

某建筑工程項目1#樓地上三十層，兩層地下車庫，1～2層為商業(yè)裙樓，轉換層設置在裙樓屋面，3～30層為塔樓，屋面以上有一層電梯機房，建筑總寬度是27m，總長度是41m，室內外高差是0.15m，建筑高度是95.9m，總建筑面積是20761m2，商業(yè)面積是1384m2，住宅19377m2，此工程設計使用期限是50年，抗震設防烈度是6度，場地類別是Ⅰ1類。

2. 梁式轉換層結構設計

在此工程中，采用梁式轉換層設計，以保證傳力更加明確、直接；計算相對比較簡單，施工方便。在布置轉換梁上，只對少數(shù)部分布置二級轉換，二級轉換傳力相對復雜，應該盡量避免。在進行結構布置的時候，盡量使轉換梁與墻、柱中心線重合，以減小偏心作用帶來的影響。此項目因為所處的位置商業(yè)價值高，所以采用了大轉換，轉換剪力墻的比例達到80%。設計的時候采用了加厚落地剪力墻的方式調整轉換層上下的剛度比，使其符合規(guī)范要求。

結 語：梁式轉換層在高層建筑中的應用十分廣泛，在實際設計中應當盡可能的減少高層建筑的豎向構件，并且實現(xiàn)轉換柱和剪力墻的對稱布置，同時，合理控制轉換層的結構位置高度。此外，保證梁式轉換層的結構剛度也很重要。這些設計方法都能夠顯著提升梁式轉換層的安全性與穩(wěn)定性。

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