建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用

盧生壽（廣東鴻宇建筑與工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，廣東　東莞　523000）

建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用

盧生壽
（廣東鴻宇建筑與工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，廣東東莞523000）

摘要：梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)屬于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中的一種，同時(shí)此種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)階段多功能建筑中功能的轉(zhuǎn)換發(fā)揮了重要的作用。在建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)人員做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，同時(shí)也需要對(duì)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)要求以及設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)有全面的分析及認(rèn)識(shí)，只有這樣才能夠保證梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)與建筑需求相一致，才能夠提升整個(gè)設(shè)計(jì)的使用效果。建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，人員應(yīng)該將安裝放在設(shè)計(jì)的重要位置，實(shí)現(xiàn)安全控制效益提升的同時(shí)，也將整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的防震質(zhì)量進(jìn)行良好的改善，從而確保我國(guó)建筑事業(yè)取得又好又快的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原理

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)的發(fā)展也取得了很大進(jìn)步。同時(shí)隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)于建筑物的要求也越來(lái)越高。建筑中所采用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)能夠滿足人們對(duì)建筑物的各種需求，該轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的上部是一種純剪力墻的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，而下部則是一種框架式剪力墻，這就使得其具有傳力途徑明確、簡(jiǎn)單以及直接等優(yōu)點(diǎn)。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)已經(jīng)是目前建筑設(shè)計(jì)中最為流行的一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，尤其是在高層建筑設(shè)計(jì)中。

一、建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（一）實(shí)現(xiàn)豎向構(gòu)件的減少。豎向構(gòu)件能夠有效的實(shí)現(xiàn)建筑施工中所進(jìn)行各項(xiàng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的減少，并且隨著豎向構(gòu)件的增多，建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的整體剛度就會(huì)相應(yīng)的減少，這也就意味著整個(gè)建筑的抗震能力有大幅度的降低，這將對(duì)整個(gè)建筑的質(zhì)量帶來(lái)重大影響。因此，建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)實(shí)施轉(zhuǎn)化過(guò)程中應(yīng)該最大程度的減少豎向構(gòu)件。

（二）實(shí)現(xiàn)剪力墻與轉(zhuǎn)換柱的對(duì)稱分布。在進(jìn)行剪力墻與轉(zhuǎn)換柱結(jié)構(gòu)設(shè)置中，應(yīng)該盡量的保證兩者之間的對(duì)稱分布。為了能夠更好的保證剪力墻與轉(zhuǎn)換柱兩者間的注腳轉(zhuǎn)角能在規(guī)定的范圍之內(nèi)，就需要用梁跨的梁體代替梁面上的立柱。只有很好的控制好剪力墻與轉(zhuǎn)換柱兩者間的對(duì)稱布置，才能夠從根本上實(shí)現(xiàn)兩者之間轉(zhuǎn)角控制效益的提升，從而最大程度的降低立柱可能出現(xiàn)的超筋現(xiàn)象。

（三）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)剛度的強(qiáng)化。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層剛度結(jié)構(gòu)的控制，就需要在整個(gè)過(guò)程中適當(dāng)?shù)臏p弱整體的剛度效果，從而盡可能的保證轉(zhuǎn)換層上下部之間結(jié)構(gòu)及變形特性的相近性。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的良好控制。第一方面是在使用剪力墻來(lái)進(jìn)行抗側(cè)剛度提升時(shí)，為了能夠有效的防止兩者之間的中心偏移，需要時(shí)刻保證建筑結(jié)構(gòu)剛度的整體均勻性，并且還需要將剛度的質(zhì)量中心與剛度中心進(jìn)行安全結(jié)合。第二方面是要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)體截面控制效果的增強(qiáng)，在簡(jiǎn)體截面剛度設(shè)計(jì)中保證其下部結(jié)構(gòu)的剛度有所上升，并且還需要保證其整體的抗震載荷符合相關(guān)的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)整體的抗震能力以及效果的提升，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)質(zhì)量的根本改善。

（四）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)位置布置。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中上升位置的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量的將主體設(shè)計(jì)到較低的位置，這是因?yàn)槿绻D(zhuǎn)換層位置過(guò)高會(huì)容易出現(xiàn)框架剪力墻結(jié)構(gòu)剛度無(wú)法達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而降低建筑的整體使用效果，與此同時(shí)建筑的抗震效果也會(huì)受其影響。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該嚴(yán)格的遵守高位轉(zhuǎn)換的原理，為了更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)軸向變形的控制，以及最大程度的減少層間的壓力，就需要對(duì)各項(xiàng)下部的框架控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

（五）轉(zhuǎn)換層的計(jì)算要求。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先應(yīng)該對(duì)所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的采集，并且需要根據(jù)整個(gè)建筑工程的主體狀況對(duì)整個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行明確，從而確保結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。在結(jié)構(gòu)處理中，設(shè)計(jì)人員也需要根據(jù)實(shí)際的受力變形狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的實(shí)施，并且根據(jù)相關(guān)的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維立體空間的構(gòu)建。

二、建筑梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求

（一）進(jìn)行大梁設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化。在進(jìn)行建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要將主體大梁分為兩部分，并且需要結(jié)合實(shí)際的施工部位進(jìn)行各種對(duì)應(yīng)處理。在轉(zhuǎn)化大梁設(shè)計(jì)的處理過(guò)程中首先需要對(duì)大梁受力進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)分析，同時(shí)柱豎向荷載以及承托建筑結(jié)構(gòu)的上部剪力墻進(jìn)行各項(xiàng)組件的構(gòu)建，從而能夠?yàn)樘岣哒麄€(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力打下基礎(chǔ)。除此之外，在轉(zhuǎn)換層樓板處理中應(yīng)該全面提升水平剪力狀況，從而實(shí)現(xiàn)整體平面內(nèi)剪力狀況的改善。轉(zhuǎn)換大梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員也需要對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)效果進(jìn)行相應(yīng)的處理，這就需要通過(guò)三維空間程序來(lái)進(jìn)行，只有這樣才能夠更便于對(duì)結(jié)構(gòu)之間的銜接進(jìn)行觀察。只有在對(duì)大梁與主題之間的連接效果進(jìn)行良好確認(rèn)的基礎(chǔ)上，才能夠?qū)⒈静糠值脑O(shè)計(jì)進(jìn)行明確。

（二）轉(zhuǎn)換層的分析計(jì)算。通過(guò)轉(zhuǎn)換層的分析計(jì)算能夠更好的提升局部力的補(bǔ)充計(jì)算狀況，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)局部分析有效性以及合理性的良好改善。轉(zhuǎn)換層的計(jì)算分析主要是通過(guò)平面的有限元完成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各數(shù)據(jù)間影響的分析。轉(zhuǎn)換層計(jì)算分析過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)平面內(nèi)的剛度影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，并且需要結(jié)合樓層的實(shí)際內(nèi)部狀況以及要求進(jìn)行相應(yīng)的分析，從而進(jìn)行計(jì)算的實(shí)施。除此之外，在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中，也需要對(duì)樓層平面內(nèi)的剛度進(jìn)行三維空間模型的構(gòu)建，從而保證轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)控制與模型數(shù)據(jù)之間的有效性。同時(shí)框架剪力墻的計(jì)算過(guò)程也是相當(dāng)復(fù)雜的，稍有不慎便有可能導(dǎo)致整體效果分析結(jié)構(gòu)的不準(zhǔn)確，因此來(lái)說(shuō)在分析過(guò)程中應(yīng)該以梁柱作為分析的基礎(chǔ)，在進(jìn)行剪力墻分析時(shí)則以剪力墻為基礎(chǔ)，從而進(jìn)行模型的構(gòu)建研究。

三、建筑梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

建筑梁式轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程較為復(fù)雜，首先需要對(duì)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行全面的掌控分析，只有對(duì)各項(xiàng)要點(diǎn)進(jìn)行良好控制后才能夠進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)效果，進(jìn)而保證建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。除此之外，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該明確轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各注意事項(xiàng)，從而最大程度的降低施工中可能出現(xiàn)的安全隱患。轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，它的設(shè)計(jì)決定了轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)效益?，F(xiàn)階段建筑中，轉(zhuǎn)換層主要是作為設(shè)備層在進(jìn)行使用，這就需要在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)設(shè)備層結(jié)構(gòu)的相關(guān)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)。建筑梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還需要協(xié)調(diào)好轉(zhuǎn)換梁的跨中彎矩以及支座剪力與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，只有這樣才能夠在一定程度上降低其因協(xié)調(diào)性差給建筑抗震帶來(lái)的不利影響。設(shè)計(jì)過(guò)程中也應(yīng)該最大程度的降低轉(zhuǎn)換層與下部豎向結(jié)構(gòu)剛度之間的突變，防止因且突變給主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量帶來(lái)的不利影響。除此之外，設(shè)計(jì)工程中盡量保證建筑物性能需求之外還需要提升對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的截面尺寸，并適當(dāng)增加剪力墻。同時(shí)也需要適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)等級(jí)的調(diào)整，在確保混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)保證建筑下部整體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，從而進(jìn)一步的提升建筑結(jié)構(gòu)的使用效益。設(shè)計(jì)的工程中，人員還需要充分的結(jié)合建筑實(shí)際操作情況與整體的設(shè)計(jì)進(jìn)行相結(jié)合，從而確保實(shí)際的可操作性。整個(gè)建筑梁式轉(zhuǎn)

中圖分類號(hào)：TU31

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A