高层建筑梁式转换层结构的关键设计解析

高层建筑梁式转换层结构的关键设计解析

宋颜培

华东交通大学理工学院江西南昌330038

摘要：本文主要以高层建筑梁式转换层结构的关键设计解析为重点进行阐述，结合当下高层建筑梁式转换层结构的设计现状为主要依据，从框支柱的设计、框支梁的设计、转换层楼板的设计这几方面进行深入探索与研究，其目的在于提升高层建筑梁式转换层结构的设计水平，给高层建筑持续稳定发展提供有利条件。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计

引言：为了满足我国现代公众对高层建筑的多元化需求，增强梁式转换层结构设计非常重要，其不但同社会公众生命财产安全有关，还同高层建筑工程良性发展有莫大联系。基于此，建设人员需给予梁式转换层结构设计高度重视，通过利用多元化的办法，将其内含的价值发挥出最大化，以期高层建筑在繁杂的建筑市场中立于不败之地。本文主要解析高层建筑梁式转换层结构的关键设计，详细如下。

1.高层建筑梁式转换层结构设计需要遵守的原则

1.1尽量减少竖向构建。在转换结构之中，对于转换程上方的结构尽可能少布设竖向构件，若是竖向构件比较多，在确保下部一致的建筑应用性能的前提下，需变换很多构件，不利于结构的抗震性，并且造成经济浪费。

1.2确保转换层的钢度。在设计高层建筑梁式转换层结构时，需要重点保证的是转换层的刚度，常规对梁的高度要求是超出跨度的八分之一，如此才会确保内力在下部构件与转换层中得到有效分配，只有剪力墙和转换梁的受力性较强，才能起到较高的转换器作用【1】。

2.梁式转换层结构的计算与分析

2.1对计算模型进行正确选择。现阶段，在实际工程中，经常运用到的计算模型主要有以下几种：板壳元模型、空间杆―墙板元模型、空间杆系模型。在计算分析框支剪力墙结构时，基本上都是利用空间杆―墙板元模型来进行，并且该种计算模型也更加符合实际。在对空间杆系模型进行利用时，结合普通的杆件模型，对转换量进行处理，把剪力墙墙肢简化称为柱单元，通过该种方式，不需要考虑上不墙体和转换梁之间的整体工作作用，通过该计算中得出的转换梁内力和根据平面高精度有限元模型计算出来的结果要相差较多，致使转换梁截面超筋。在SATWE软件应用过程中，通过空间杆件，处理转换梁，而剪力墙可以处理内部有节点的改进型墙板单元，具有剪切刚度、平面内弯曲刚度、竖向拉亚刚度，协调楼层边界处的墙板单元全界面变形。和托柱转换结构相比，因为框架柱为上部承托，通过空间杆系模型，或者是空间一墙板元模型都可以进行计算【2】。

2.2补充分析转换层处局部。由于转换层上部和下部的结构形式存在一定的差异，转换层的刚度变化非常大，有限元局部分析转换层和其领近部位，进而得出应力分布的实际情况，结合应力，实施设计，确定转换层和相邻的截面配筋。和框支剪力墙结构相比，分析计算整体以后，利用一系列的榀典型框支剪力墙，计算分析转换梁和上部3-4层墙体以及下部1-2层框支柱，并把整体计算结果作为外荷载，确定其边界条件，高精度补充分析平面有限元。此外，有限元分析托柱转换结构时，可以通过一系列榀有代表的抽柱框架，只需要保证计算方位满足转换梁下部楼层高度小于上部楼层高度，一般情况下选取的楼层在2-4【3】。

3.高层建筑梁式转换层结构的关键设计

现阶段，高层建筑梁式转换层结构的关键设计包含很多方面，其中比较典型的是框支柱的设计、框支梁的设计、转换层楼板的设计，具体如下：

3.1框支柱的设计。若是有地震组合，一二级框支柱承受的作用力设计计算值皆乘以1.50，而1.25的调整放大系数；另外，框支柱承受的对应力标准值需依据下述规定应用：若是框支层数是一层、二层，且框支柱的数量小于十根，各层框支柱承受的对应力之和不能低于基底剪力的百分之二十；如果框支层是三层或是三层以上，每层框支柱承受的对应力不能低于基底剪力的百分之三十；调整框支柱对应剪力以后，需调整框支柱的弯矩及柱端梁弯矩等，而框支柱轴力不能进行调整；若是框支柱的数量未超过十根，另外框支层是一层、二层，每根框支柱所承受作用力不能高于的基底剪力百分之二；若是框支层是三层或是三层之上，每根框支柱的承受的作用力不能高于基底剪力的百分之三【4】。

3.2框支梁的设计。一般情况下，框支梁的界面尺寸都是利用减压比来实施控制的，宽度大约为上墙厚度的2倍，并且需要超过400mm，高度需要超过计算跨度的1/8。因为框支梁具有较为复杂的受力情况，针对上下层的负荷来讲，属于传输枢纽，并且也是保证框支剪力墙抗震的重要部位，属于复杂的受力构件，所以在设计框支梁时，需要注重安全储备。通常情况下，二级抗震等级的框支梁纵筋配筋率需要保证超过0.4%。如果框支梁的计算要求得到满足，配筋率可以有富裕。一般情况下，框支梁为偏心受拉构建，梁中存在轴力，所以在配置数量上，腰筋要保证足够。

3.3转换层楼板的设计。其实，框支剪力墙结构是基于转换层为中心的分界部位，分为上下两部分，每部分的分布规律有所差异。在下部楼层由于框支柱同剪力墙之间的钢度不同，水平剪力主要集中在剪力墙上，通俗点讲，因为转换层位置荷载分配发生突变；但在上部楼层，荷载对应的水平例整体上是依据各剪力墙的刚度来分配的。高层建筑梁式转换层结构对上下部分剪力担任着分配的工作；由于转换层楼板本身受较大的作用力，另外其对应的变形较大，基于此，转换层的楼板一定要具备较强的刚度，确保其满足高层建筑的实际需求。

结束语

综上分析，在设计高层建筑梁式转换层结构时，相关工作主体需做好准备工作，合理应用自身工作经验与专业能力，在设计过程中，有效的预防高发问题，做好细节设计工作，防止高层建筑在日后运用中因为细节问题而发生安全问题。此外，设计人员还需做好总结工作，找出缺陷及时改善，确保之后的设计不再出现此种问题，进而推动高层建筑顺利施工，推动我国建筑业持续发展。

参考文献

[1]何荣辉.高层建筑梁式转换层结构设计的实际工程的应用探讨[J].建材与装饰，2019（15）：119-120.

[2]杨一洋.探究梁式转换层结构设计在高层建筑工程中的应用[J].建材与装饰，2019（11）：107-108.

[3]郭兆伟.高层建筑梁式转换层结构设计原理与应用解析[J].住宅与房地产，2018（36）：47.

[4]马彦飞，赵闯.高层建筑梁式转换层结构的关键设计[J].建材与装饰，2018（13）：102-103.