對有梁式轉換層的高層建筑結構設計的探究

摘 要 如今，在我國社會經濟不斷發展的背景下，現代城市規模也在原來的基礎上實現了進一步的擴展，人們的生活質量和水平明顯提升，從而對高層建筑的使用功能提出了更高的要求。目前，在高層建筑設計過程中為了滿足盡可能大的空間要求，梁式轉換結構是主要的一種結構形式之一，它具有傳力明確，構造設計相當簡單，施工方便等優點。隨著城市的發展，高層建筑更加注重其使用功能，梁式轉換結構也成為高層建筑功能轉換的一種常用方法。本文主要針對有梁式轉換層的高層建筑結構設計進行了深入的分析，并且通過某市的主次梁轉換層的高層建筑設計進行分析，希望能為相關人員提供合理的參考依據。

關鍵詞 梁式轉換層;高層建筑;結構設計

目前，在現代化城市建設不斷發展的過程中，高層建筑也開始面向綜合性以及體型復雜性的方向不斷發展。在一座建筑物當中，其中每一個樓層所要發揮出的功能都具有明顯的差異，比如，上部樓層可能主要是辦公使用，中間樓層則用于酒店或者是住宅，而下面的樓層可能是用于商場或大跨的公共空間。同樣，建筑功能對于空間方面的要求與結構布置要求具有非常明顯的差異，針對這種現象，需要運用轉換構件進行轉換層的構建。梁式轉換結構作為一種垂直轉換的結構形式，不但傳力明確，同時還能保證施工工作的順利開展，因此，在高層建筑施工中實現了非常廣泛的應用[1]。

1項目工程的具體概況

在某個城市的商業住宅樓項目，屬于有梁式轉換層高層建筑，其自身具體的位置在城市的主要道路旁邊，緊緊依靠著城市的主要街道，主要由2座塔樓組成，具體的樓層數為26層以及24層，其中，塔樓下面1～2層為商業，3層及以上是居住的住宅層，地下室用作地下車庫及設備用房，建筑的占地面積約為6885平方米，其中地面以上的空間面積為37175平方米，在地下的空間面積約為6835平方米，其中商業的面積約為13285平方米。

2工程結構的布置及結構分析

本工程根據建設方及建筑使用功能的要求，1～2層的商業部分及地下車庫的要求，柱網需要不少于7.8m×8.1m（凈空），而塔樓屬于剪力墻結構，因此，在進行項目設計時，在建筑物的3樓的樓面上進行轉換，綜合多種方案，選擇采取主梁以及次梁轉換的方式，使用這種方式，可以清晰地明確傳力途徑。在對有梁式轉換層設計過程中，主要是將上部結構中不能落地剪力墻的由下部的框架梁及次梁來支撐，部分豎向構件不連續，這就造成轉換層上下樓層的剛度發生明顯的改變，在高層建筑轉換層應力集中的基礎上，會造成整個結構在受力方面呈現出非常明顯的復雜性[2]。如果是在發生地震災害時，軟弱層可能會逐漸變為薄弱層，最終造成整個建筑結構出現坍塌。針對這種現象，在有梁式轉換層高層建筑結構設計工作開展中，一定要對轉換層的上下剛度、構件水平布置以及轉換設計等工作引起足夠的重視，轉換層下部結構與上部結構的等效側向剛度之比滿足規范要求，同時可能多的讓上部豎向結構能向下落地連續貫通。另外，在對有梁式轉換層位置進行設計的過程中，其設計結果在一定程度上也會直接影響到高層建筑結構的抗震性能，當高層建筑底部轉換層的位置越高時，將會增加轉換層上下發生突變的概率，從而轉換層的傳力也會呈現出非常明顯的復雜性，同時，當轉換層的位置越高時，剪力墻可能會出現不同程度的彎曲或者是裂縫問題，使剪力墻的剛度逐漸呈現出下降的趨勢，也正是因為這些問題的存在，高層建筑的框支柱及轉換梁將會承受非常大的內力，從而導致結構構件變形，整體結構安全得不到保證。因此，在有梁式轉換層高層建筑施工過程中，在轉換層位置越高的情況下，其抗震效果則會明顯降低，因此盡可能降低轉換層的高度，采用低位轉換。

結合目前的實際情況來看，在對高層建筑結構進行轉換的過程中，通常情況都是采用的梁式轉換方法，可以實現豎向構件上下部分的有效轉換。在對結構進行設計的過程中，當對上部結構進行轉換時，首先可以將轉換的上部結構作為剪力墻，其次也可以將上部結構作為框架，并且這兩種方法都是在有梁式轉換的基礎上進行的。

2.1 工程中有梁式轉換層的結構布置

結合相關的調查結果可以了解到，當轉換層上下結構發生變化時，通常情況下與底部轉換層位置高度之間有著密切的聯系，當轉換層的位置越高時，結構就會很容易發生裂縫受彎現象，如果是保證框支柱內力的不斷增加，那么轉換層上部的墻體就會因此受到一定的破壞現象。在高層建筑的底部設置了相應的轉換層結構，在設置過程中必須保證具有一定的安全性，同時，在實際設計過程中要嚴肅、認真，保證設計的安全性及準確性。

在對有轉換層的高層建筑進行設計時，其中涉及不同的轉變層，這對于建筑的剛度可能會產生一定的影響，從而造成傳力方向發生改變，在豎向承載力上不具備連續性，使高層建筑有層轉換的抗震性能無法實現明顯的提升。針對這種現象，為了可以進一步提升高層建筑的抗震性能，一定要提升轉換構件震作用下的內力，并且在這一過程中一定要對較大的地震影響力進行全面的考慮。

2.2 豎向轉換層結構布置要點

在對高層建筑結構進行轉換的過程中，一定要結合實際情況完成相應的布置工作，在這一過程中必須保證轉換層具備足夠的剛度，這樣才能對一些過度懸殊問題實現有效的控制。比如，在對多塔樓商業建筑進行設計的過程中，應該將轉換層的位置設置在裙房的屋面層，在此基礎上就能防止中間樓層的高度較小，并且還能在很大程度上提升大梁板的尺寸與厚度，從而使高層建筑的抗震性能實現明顯的提升。

3結構設計的關鍵性問題

在進行轉換層結構設計的時候，相比傳統的混凝土結構的設計工作，帶有梁式轉換層的設計會相對困難一些，在實際的項目施工中，需要涉及的方面也比普通混凝土結構多。另外，在進行有梁式轉換層的設計時，還需要將設計方案與計算的工程數據進行結合，才有助于我們進行結構物的設計工作，關鍵工程構件的設計要點如下：

3.1 框支柱的設計要點

在對框支柱截面尺寸進行設計的過程中，框支柱盡量對稱布置，上部的剪力墻或者框架柱的傳力到框支柱盡量簡潔，盡量采用主梁直接轉換，少用二級次梁轉換，避免采用三級次梁轉換?？蛑е慕孛嬉话惆摧S壓比控制;在地震作用下，還要對框支柱的內力進行調整，然后在此基礎上完成相應的配筋工作。另外，這對于高層建筑而言，還應該完成對剪力墻的調整工作。

3.2 轉換梁的設計要點

轉換梁與框支柱截面中線宜重合，轉換梁的截面高度不宜小于跨度的1/8，但是，在對轉換梁進行設計的過程中，宜設置十轉換梁，少采用單向梁。盡量不要進行開洞，如果是在條件比較特殊的情況下，可以在轉換梁上進行開洞，將洞口的位置設置在軸和梁中附近。對于洞口上下弦桿應該進行相應的加強縱向鋼筋和抗剪箍筋，在此基礎上可以保證剪力能力在原來的基礎上實現進一步的提升，同時需要對洞口削弱部位進行受力計算，滿足承載力的要求。

3.3 轉換梁截面的設計要點

如果是在轉換梁墻體沒有開洞的情況下，可以保證上部墻體與轉換梁工作的同時開展，在這一過程中可以對截面設計方法或者是應力截面設計方法進行充分的利用，在經過相應的計算工作之后，可以對具體的分配位置進行明確。在這個時候轉換梁的內力就會明顯的提升，所以底部縱向鋼筋不可以出現截斷現象，應該將鋼筋全部放置在支座當中。如果是使用小墻肢對轉換梁進行承載時，可以采用普通的界面設計方法來進行，從而完成相應的計算工作[3]。

4結束語

綜上所述，在高層建筑結構設計中，有梁式轉換層已經實現了廣泛的應用。如今，在社會經濟不斷發展的背景下，梁式結構的高層建筑已經引起了人們的廣泛關注，只有在保證設計工作合理性的基礎上，才能為有梁式轉換層建筑的安全性以及可靠性提供良好的保障，從而有效保證高層建筑的使用性能。

參考文獻

[1] 曾秋寧.淺談高層建筑梁式轉換層結構的設計[J].廣西城鎮建設，2016，（5）：88-94.

[2] 黃丹裕.層建筑梁式轉換層結構設計與施工實例探討[J];中外建筑，2017，（24）：126-74.

[3] 余智.淺談建筑轉換層的結構設計[J];建材與裝飾（下旬刊），2018，（1）：15-63.

作者簡介

李聰（1985-），男，湖南邵東;學歷：本科，工程師，現就職單位：景森設計股份有限公司長沙分公司，研究方向：主要從事結構設計工作。