建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及其應(yīng)用探討

茹湖智

（鶴山市建筑設(shè)計院有限公司　廣東　江門　529700）

建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及其應(yīng)用探討

茹湖智

（鶴山市建筑設(shè)計院有限公司廣東江門529700）

建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步，人們對建筑工程的設(shè)計要求越來越高，建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計對建筑的質(zhì)量有著非常大的影響，本文通過對建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及其應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為相關(guān)人士提供理論參考，提高建筑梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，提高梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用。

建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；應(yīng)用

經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，促進(jìn)城市化規(guī)模不斷擴大，對建筑的需求越來越大，目前我國城市土地資源利用緊張，高層建筑的建設(shè)能夠緩解城市土地資源利用緊張的情況。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計通常應(yīng)用在高層建筑中，為提高梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效率，需要在設(shè)計的時候遵循梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)將高層建筑的空間合理的進(jìn)行利用，不僅能夠緩解建筑空間利用緊張問題，還能增強建筑的平衡性，提高建筑的安全性，為人們的生命財產(chǎn)安全提供保障，方便人們的生活。

1　建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1合理布置轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)

在建筑的轉(zhuǎn)化層一般設(shè)置有豎向構(gòu)件，在建筑的上面部分，豎向構(gòu)件不能直接落地，并且無法實現(xiàn)連續(xù)貫通的狀態(tài)，要保證建筑轉(zhuǎn)化層的穩(wěn)定堅固，必須要保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的安全，轉(zhuǎn)換層在設(shè)計使用建筑材料的時候，可以使用轉(zhuǎn)換大梁和轉(zhuǎn)換厚板，箱型結(jié)構(gòu)和斜撐也應(yīng)用的較多。在地震頻發(fā)地區(qū)，建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)就不應(yīng)該使用轉(zhuǎn)換厚板。轉(zhuǎn)換厚板一般應(yīng)用于地震發(fā)生率低的地區(qū)和一些地下室建筑中，地下室的周圍有土層進(jìn)行約束，地震發(fā)生時，地下室受到的影響比地面建筑要小，所以經(jīng)常將厚板轉(zhuǎn)換層應(yīng)用到地下室建筑結(jié)構(gòu)中。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計布置的時候，一定要根據(jù)建筑的實際情況和周邊環(huán)境，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計[1]。

1.2梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)位置要合理

梁式轉(zhuǎn)換層的位置對建筑的抗震性能有較大的影響，將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)置在較高的位置，會影響轉(zhuǎn)換層周圍的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致框支剪力墻的剛度和內(nèi)力都下降，使轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震性能下降，剪力墻的結(jié)構(gòu)不同于建筑抗震結(jié)構(gòu)，會造成建筑設(shè)計人員很難精準(zhǔn)的設(shè)計建筑抗震結(jié)構(gòu)，對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成影響。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換的時候，對轉(zhuǎn)換層下面的框支結(jié)構(gòu)要進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其是框支結(jié)構(gòu)的剛度，框支結(jié)構(gòu)的軸向彎曲情況、剪切情況和變形情況都影響到框支結(jié)構(gòu)的剛度，對這些因素要進(jìn)行詳細(xì)分析，將轉(zhuǎn)換層之間的內(nèi)力和末移角突然變化的發(fā)生率降到最低。對落地剪力墻之間的間距進(jìn)行設(shè)計的時候，要嚴(yán)格按照建筑設(shè)計的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)誤差[2]。

1.3保證轉(zhuǎn)換層具有一定的剛度

對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，要重點注意轉(zhuǎn)換層的剛度，轉(zhuǎn)換梁和剪力墻對轉(zhuǎn)換層的剛度影響都較大，要使轉(zhuǎn)換層的剛度達(dá)到規(guī)范要求，在通常情況下，要保證轉(zhuǎn)換梁的高度不能低于跨度的12%，促進(jìn)轉(zhuǎn)換層和下面結(jié)構(gòu)部件的內(nèi)力能夠?qū)崿F(xiàn)有效合理的分配，提高剪力墻和轉(zhuǎn)換梁的受力能力，提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度。

1.4轉(zhuǎn)換層下部主體的結(jié)構(gòu)剛度要增強

要保證建筑的施工質(zhì)量，就要保證建筑下部結(jié)構(gòu)的剛度、強度和抗震能力都能達(dá)到規(guī)范要求，所以對建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，對轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計要尤其重視，保證轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的剛度符合規(guī)范要求。轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)對剛度的要求不高，在設(shè)計的過程中，要對上部結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行弱化，讓轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)的剛度與下部結(jié)構(gòu)的剛度能夠適應(yīng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)變形的特征，使轉(zhuǎn)換層更加平衡穩(wěn)定。增強轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)剛度的方法有很多，最常用的方法就是增加剪力墻的設(shè)置來增強轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)剛度，在進(jìn)行增設(shè)剪力墻的時候，一定要注意將建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度進(jìn)行均勻的分布，有效的促進(jìn)質(zhì)量中心與剛度中心吻合，防止質(zhì)量中心和剛度中心出現(xiàn)偏移的現(xiàn)象，一旦質(zhì)量中心和剛度中心任意一個出現(xiàn)偏移狀況，就會影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。也可以將轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的截面尺寸增大來提高剛度，增加截面尺寸要注意合理的選擇截面，如果選擇簡體截面來增加尺寸，在轉(zhuǎn)換層的下部結(jié)構(gòu)中，就會加大簡體截面抗震總剛度的比重，也會加大抗震荷載，所以在轉(zhuǎn)換層設(shè)計的時候，一定要將抗震性能進(jìn)行重點設(shè)計。還可以通過提高混凝土的強度等級來提高轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的剛度[3]。

1.5對稱布置剪力墻和轉(zhuǎn)換柱

建筑梁式轉(zhuǎn)換層在設(shè)計的過程中，要保證剪力墻與轉(zhuǎn)換柱實現(xiàn)對稱布置，這樣可以在轉(zhuǎn)換層的梁跨中將梁上面的立柱進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因為轉(zhuǎn)換梁在變形的時候，轉(zhuǎn)換層梁上立柱的柱腳位置受到力的作用，轉(zhuǎn)角的幅度會增大，從而使立柱出現(xiàn)彎曲和剪切的現(xiàn)象，嚴(yán)重的話會導(dǎo)致立柱的內(nèi)力發(fā)生超筋現(xiàn)象，嚴(yán)重影響建筑梁式轉(zhuǎn)換層的穩(wěn)定性。如果實現(xiàn)剪力墻與轉(zhuǎn)換柱對稱，能夠避免這些問題的發(fā)生，有效提高建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量[4]。

1.6合理的對轉(zhuǎn)換層進(jìn)行豎向布置

建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候要考慮到結(jié)構(gòu)的剛度，就需要減少豎向構(gòu)件的設(shè)置，在轉(zhuǎn)換層設(shè)置較多的豎向構(gòu)件，會減少進(jìn)行轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，降低轉(zhuǎn)換層的剛度，對建筑的抗震設(shè)計造成不利影響。根據(jù)建筑的實際情況，分析建筑對功能有哪些需求，在布置轉(zhuǎn)換層的時候，可以將技術(shù)的設(shè)備層設(shè)置在轉(zhuǎn)換層自有的空間內(nèi)，轉(zhuǎn)換層自有的空間也可以設(shè)置為普通的樓層以供使用，在設(shè)置的時候要保證轉(zhuǎn)換層的剛度符合要求，防止轉(zhuǎn)換層豎向的剛度出現(xiàn)太大的差異。

1.7全面計算梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

建筑梁式轉(zhuǎn)換層是建筑結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分，計算轉(zhuǎn)換層實際受力的時候，首先要對三維空間整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，通常采用有限元的計算方式對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行計算和補充。局部的計算模型一般用在兩層的結(jié)構(gòu)中，利用局部的計算模型進(jìn)行計算的時候，要保證模型的實際運行狀況符合外界實際條件[5]。

2　建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

2.1工程概況

本文通過對廣東韶關(guān)的一棟高層多功能樓房為例，來分析梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況。廣東韶關(guān)某棟多功能樓房在地面上總共有22層，地下有2層，樓房總共有70m高，1～4層都作為商業(yè)門面，第4層采用的是梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，作為商業(yè)門面與住宅房的轉(zhuǎn)換層。5～22層都設(shè)置為住宅房，采用的是剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.2建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)用分析

廣東韶關(guān)的這棟多功能樓房應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，依據(jù)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則對其進(jìn)行設(shè)計，為保證結(jié)構(gòu)剛度，將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面尺寸設(shè)置的較大，應(yīng)使用不同種類且直徑較大的主筋和箍筋，框支柱和框支梁都使用三級鋼筋，主筋的直徑有32mm和34mm。轉(zhuǎn)換層有5.43m的層高，框支梁有兩種，其截面尺寸分別為1000×2000和1400×2200，而1400×2000和1400× 1400是框支柱的截面尺寸。箍筋的直徑較大，并且箍筋的種類較多，按照設(shè)計圖紙上設(shè)計的尺寸來制作箍筋，為避免箍筋尺寸出現(xiàn)誤差，每次制作箍筋的時候，不能同時制作太多的箍筋，并且對箍筋進(jìn)行綁扎的時候一定要用正確的綁扎方法，保證箍筋的質(zhì)量[6]。該工程的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上層為剪力墻，結(jié)構(gòu)下層為轉(zhuǎn)換的框架結(jié)構(gòu)，利用雙向梁布置的轉(zhuǎn)換方式可以進(jìn)行縱橫兩個方向同時轉(zhuǎn)換[6]。

3　結(jié)束語

建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候，必須以設(shè)計原則為依據(jù)，將正確的理論指導(dǎo)應(yīng)用到設(shè)計的過程中，促進(jìn)梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計水平的提高，保證建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)符合建筑實際情況，有效避免建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)施工誤差，促進(jìn)建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)建設(shè)的發(fā)展。

[1]張博.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及其應(yīng)用[D].湖南大學(xué)，2011，01（02）：56～57.

[2]周瑞民.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理及其應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014，04（11）：67.

[3]付全.分析高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及其應(yīng)用[J].建筑設(shè)計管理，2014，08（16）：60～61.

[4]楊永康.淺談高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及其應(yīng)用[J].中華民居（下旬刊），2014，10（03）：113～114.

[5]邱龍斌.關(guān)于高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].河南建材，2014，06（01）：82～83.

[6]覃文勝.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010，28（08）：145～146.

TU973

A

1673-0038（2015）19-0025-02

2015-4-2

茹湖智（1987-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。