高層建筑梁式轉換層結構設計

孫麒凱

摘 要：當前我國生產力與生產水平大幅度提升，人民物質生活日益豐富，人口數量與人口密度呈逐激增趨勢。在這樣的時代發展前提下，各類新型建筑結構日益涌現，而梁式轉換層作為新型建筑結構，被建筑企業廣泛應用。這一結構的房屋建筑耐磨損性好，承重性能極其優良，既能夠保證建筑的安全性與穩定性，又不會造成審美疲勞，具有極高的推廣價值。

關鍵詞：高層建筑；梁式轉換層；應用；分析

隨著我國城市化建設的日益深入，城人口基數日益增長，為有效解決住房緊張問題，我國建筑行業著力推進高層建筑并取得了一定的成效。而梁式轉換層作為一種新型建筑結構，具有安全平穩地優秀性能。本文據此，對這一建筑結構的應用情況進行系統化分析與闡述。

1 梁式轉換層結構的作用

新時期，我國逐步進入信息化時代，各類新型科學技術水平逐年提升，其應用領域日益拓寬。在我國城市化建設過程中已普遍采用新型高層、多層建筑作為主要房屋類型，即能夠有效緩解城市的住房緊張問題，又能夠最大限度發揮建筑用地的作用。高層建筑的房屋特點決定了其受力結構的特殊性，由于建筑所處位置相對較高，受到強風、地震等外力作用的影響較大，因此，高層建筑的穩定性原則是開展建筑工作的首要前提。而梁式轉換層這一新型房屋結構的出現，有效滿足了高層建筑穩定性的需求，此項技術的應用范圍日益拓展，其工作原理在于保障房屋建筑整體結構受力情況平衡，使建筑的水平作用力有效分散。依照房屋建筑的結構角度而言，城市中高層建筑的頂端位置結構相對簡易，其底端位置則相對復雜，嚴格遵循上疏下密的建筑原則。近年來，社會經濟發展逐步向著科學化、合理化方向穩步邁進，城市化建設中高層建筑的施工技術與建筑手法日益復雜，建筑底端與中段位置的結構日益簡化，此類建筑多為大型商場的集中區域；除此以外，部分建筑的頂端位置結構相對復雜，其用途多為民用居住。基于上述因素，此類高層建筑的穩定性與受力結構發生了變化，其整體安全性能有所下降。因此，新型梁式轉換層結構應運而生，既能夠保障整體建筑的安全性與穩定性，又能夠充分滿足不同的建筑實用需求，這一建筑結構的未來市場前景日益光明。

2 高層建筑梁式轉換層結構設計原理分析

2.1 高層建筑梁式轉換層結構設計主要特點

梁式轉換層在高層建筑結構中應用十分廣泛，它能夠將高層建筑上下荷載進行均衡分配，避免結構形變以及受力過度集中在少數部位，以保證建筑物結構具有良好的穩定性。通過采取科學的設計方法和施工技術，例如在梁式轉化層中增設一些管道、通道或者線路結構設計，可以滿足大樓多功能需要，為大樓用戶提供暖氣、水電等保障。目前，國內高層建筑大多采用了上部梁式，下部框架式的結構設計，這類建筑結構需要使用轉換構件（如托架式梁）來重新分配大樓內載荷力，以避免應力過度集中導致結構發生形變，詳見圖1。

圖1 梁式轉換層結構原理圖

2.2 高層建筑梁式轉換層主要構造特點

在高層建筑施工領域，轉換層結構應用十分普遍，且構造形式十分多樣化（具體可見圖2）。從當前國內高層建筑轉換層設計來看，梁式轉換層占比約為75%、板式轉換層占比約12%、析架式轉換層占比約為9.4%、箱型轉換層占比約為3.6%的。梁式轉換層主要有以下幾個特點：尺寸相對較大、應用十分廣泛、結構設計簡單、便于施工使用、經濟效益較高、性能穩定、工程造價核算便捷等，但是如果設計不合理會影響整個大樓結構穩定性和抗震效果，同時降低大樓內部空間利用率。

2.3 高層建筑梁式轉換層受力特點

隨著高層建筑用戶購買需求的提升，房屋的類型與功能發生了諸多的變化，加之部分建筑在規劃設計環節缺乏合理性，偏重于功能性與美觀性而忽視了房屋建筑的安全性原則，房屋整體受力不均勻；高層建筑的受力點過于集中，上層建筑的垂直負荷力與建筑自身的水平作用力高度集中于建筑的局部地區，長時期、高強度的集中性重力極易造成建筑底部塌陷。除此以外，個別建筑物在施工過程中各承重結構間距較大，對于外力的分散作用較差；當強風、地震等高強度外力直接作用于建筑表面時，其承重結構由于超負荷承重，會出現承重墻開裂現象，更有甚者會引發房屋建筑的整體坍塌，為建筑用戶的生民財產安全埋下了隱患。而新型梁式轉換層結構能夠保障整體建筑的受力均衡性。

2.4 轉換層結構設計基本原理

高層建筑轉換層設計主要遵循以下幾種原理：三維設計原理、協同工作原理和有限元原理。轉換層是高層建筑重要組成部分，是受力傳導和分配組件，因此在設計過程中要對它的受力進行科學分析，詳見圖3。

圖3 轉換層結構圖

首先，要計算出建筑結構整體受力，再以此為基礎計算出轉換層結構荷載力。由于高層建筑具有上密集下稀疏的結構特點，上部載荷力在向下部傳導過程中可能會發生突變，受力分布十分復雜，因此要結合力學基本原理，綜合考慮各方面影響因素，通過三維設計原理、協同工作原理和有限元原理進行設計。

3 結束語

高層建筑梁式轉換層結構設計過程中，往往會受到多種因素影響和干擾，為保證設計結果與實際情況相一致，必須要全面分析大樓結構設計影響因素，并采取專業的設計方法和工具，加強細節控制，提高施工參數計算準確性，確保高層建筑施工質量達標。

參考文獻

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