淺析高層建筑梁式轉換層結構設計

摘要：隨著我國高層建筑發展的加速，對于高層建筑的研究也愈加深入，本文介紹了高層建筑中梁式轉換層的結構設計，對梁式轉換層的設計方法進行了簡單的探討。

關鍵詞：高層建筑；梁式轉換層；結構設

【中圖分類號】 TU355【文獻標識碼】 A【文章編號】 1671-1297（2012）11-0329-01

隨著社會經濟生活的進一步發展，我國高層建筑發展日漸加速，底部大空間結構的發展使得轉換層結構朝著形式多樣化和方法多樣化的方向發展，這樣一來就促使我國的高層建筑結構的受力有著更大的提高空間。針對這種發展趨勢，高層建筑梁式轉換層結構就必然成為了現代高層建筑結構的一種發展趨勢，轉換層可以使得建筑物實現了從小空間到大空間的轉變，因此大的商場以及開闊的寫字間出現在了我們日常的生活之中，給我們的生活帶來了可喜的變化。可以說，梁式轉換層在高層建筑中是被經常用到的，而對梁式轉換層結構設計的研究必然將會給我國的高層建筑的設計帶來更有利的發展，本文就以此為突破口，對梁式轉換層的結構設計進行簡要的分析。

一梁式轉換層結構形式

一般來說，高層建筑結構的底部受力顯然要比上部大，這也就決定了在高層建筑結構的設計中，底部的設計一定要緊緊圍繞受力問題，這樣一來，底部經常采用的措施就是增加墻體、增加柱網，而建筑的上部則是要逐漸減少墻柱的密度。但在現實環境中，高層建筑的使用功能對空間的要求是底部大空間，上部則逐漸減小，這也就決定了在高層建筑中使用上述的方法是不現實的，為此，就應該為高層建筑結構的設計尋找一種反常規的設計方法。在實際工程中，主要是采用底部的轉換大梁來支托上部的設計結構。一般來說，梁式轉換層結構的傳力途徑是墻-梁-柱的形式，這樣就不難發現轉換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉換大梁的相對剛度和轉換大梁與底部支撐結構的相對剛度的影響，上述是對梁式轉換結構受力機理的簡單分析，以此為依據，便于對梁式轉換層結構形式進行進一步的研究。

二轉換梁結構設計原則

高層建筑轉換層的設計造成建筑物的剛度發生突變，在水平地震荷載的作用下，轉換層上下容易形成薄弱環節，為此，在進行高層建筑轉換層設計時，必須要考慮到下面的幾種因素。

（1）盡可能減少需要進行轉換的豎向構件，從而減少轉換結構的數量，以此來防止控制結構的剛度發生突變。

（2）在滿足建筑物使用要求的前提之下，還要盡量的降低轉換層在建筑中的高度，因為轉換層的高度也是影響建筑物整體穩定性的一個因素。

（3）在建筑物開工之前，應該根據建筑物的使用要求和建筑的環境來選擇具有明確傳力路徑的轉換層結構形式，從而便于建筑物的施工實施的同時，提高建筑物的質量。

（4）在滿足建筑物的安全以及經濟合理的前提下，設計出的轉換層剛度不易過大，畢竟物極必反，這也是很重要的一個方面。

三轉換梁結構的設計方法

就目前我國轉換梁結構的設計來說，主要有以下幾種常見的方法：

（1）按照普通梁進行受彎構件的承載力進行計算，采用的高層建筑結構計算分析程序主要有TAT，TBSA和TOWER等。

（2）按照偏心受拉構件截面設計方法進行計算，必須要把有限元分析得到的轉換梁的內力轉化為截面內力，然后進行正截面承載力和斜截面承載力的計算。

（3）根據剪壓比來確定轉換梁的斷面，轉換梁斷面由剪壓比控制計算，這樣可以避免出現脆性破換，從而保證建筑物的質量。

（4）直接用應力進行計算，利用高精度有限元法計算轉換大梁截面沿高度方向的應力假設所有拉力都由鋼筋承擔，然后利用固有的相關公式進行正截面和斜截面承載力的計算，從而確定轉換梁的設計方法。

四轉換梁設計中的注意點

（1）轉換梁設計占據著高層建筑轉換層設計的絕大多數，而在實際的應用中，通常是把轉換層作為設計層來使用，因此，在轉換梁設計中要考慮腹部開口相對大小以及其開口的位置。

（2）要充分考慮到轉換梁與上部結構共同工作的原理，通常是被分為完全、部分以及沒有共同工作的三種情況來進行分析，不然就會造成梁的跨中彎矩和支座剪力與實際情況發生很大的差異。

（3）轉換層本身具有一種不穩定性，因此，轉換是一種不利于抗震的設計方法，在地質不穩定的地域，不推薦使用這種建筑設計方法。

（4）建筑物的施工環境各異，為此，在建筑施工之前，應該充分考慮到施工的自然環境，在這個前提之下，確定轉換梁的設計方案，來提高施工的可操作性，并提高建筑物的質量。

（5）在轉換梁的設計中，要盡量避免轉換層與底部結構豎向剛度發生突變，在對底部結構滿足了建筑物使用要求的基礎之上，還應該致力于提高底部結構的截面尺寸，增加剪力墻、提高混凝土的強度等級。

筆者在文章中介紹了關于高層建筑梁式轉換層的結構形式，并概要的對高層建筑結構梁式轉換層的設計進行了分析，我國高層建筑自上世紀70年代開始加速發展，并且，人們對于高層建筑的使用要求也在日益提高，對于建筑物大空間的要求，使得轉換層結構也在發生著變化。相信隨著我國社會經濟的進一步發展，高層建筑必將成為一種主流建筑物，而關于高層建筑梁式轉換層結構的研究也必然會進入另外一種佳境。

參考文獻

[1]黃志勇，論高層建筑梁式轉換層結構設計，園林、建筑、結構與規劃設計，2011年3期

[2]李春富，淺析高層建筑梁式轉換層的設計，工程論壇，2005年12期