高层建筑梁式转换层结构设计探讨

高层建筑梁式转换层结构设计探讨

陈镇涛

源筑工程设计有限公司广州分公司   511400

摘要：在高层建筑工程不断增多的现阶段，建筑建设形式变得更加复杂，在对带转换层的复杂高层建筑设计时，对设计人员能力水平存在较高要求。设计人员需要对梁式转化层应用特点全面了解，在此基础上对原有设计形式适当调整，才能提高设计方案内容合理性，避免后期建设期间出现问题。设计人员需要根据高层建筑结构特点，对梁式转换层结构设置位置合理规划，还需要对设计期间各方面影响因素全面分析和控制，才能降低安全性问题发生几率。本文就高层建筑梁式转换层结构设计进行相关分析和探讨。

关键词：高层；建筑；梁式转换层结构；设计探讨

梁式转换层在应用期间，可以保证建筑主体结构受力更加平衡，还可以避免形成薄弱区域，对主体结构应用产生不良影响。因为高层建筑结构比较复杂，一旦结构受力不均匀，就会引发安全性问题，因此需要通过开展转换层结构设计，降低设计缺陷问题发生几率。在对转换层结构构件受力特点全面了解之后，设计人员需要借助信息化设计手段，对结构运用情况模拟分析，在此基础上对现有设计内容完善和优化，提高设计方案应用可行性，为后期建设行为提供科学指导 [1]。

一、高层建筑梁式转换层结构设计要求

在对高层建筑结构设计之前，需要从整体层面上对结构空间规划和设计。在对梁式转换层结构设计时，为了避免结构侧向刚度突变形成软弱区域，需要保证竖向抗侧力构件能够连续贯通。但因为工程建设期间，某些建筑物存在特殊功能要求，例如需要设置较大空间时，部分框架柱和剪力墙无法连续贯通，需要进行转换层设计，满足相应要求。转换层结构可以根据上部结构构件差异，分为托墙转换结构和托柱转换结构，根据转换层结构构件差异，可以划分为板式和梁式等转换形式。采用梁式转换层形式结构，设计形式比较简单，且结构在应用时更加稳定可靠。梁式转换层属于转换层结构中，应用范围比较广的一种类型，可以将其作用于复杂高层建筑结构设计中。设计人员在对梁式转换层结构设计期间，需要做好受力特点分析，还需要选择合适构件，并增强主体结构抗侧力性能，同时要对受力复杂部位补充应力有效计算，才能提高结构设计合理性 [2]。

二、高层建筑梁式转换层结构设计方法

（一）明确转换结构受力特点

梁式转换层结构，主要将转换梁作为水平转换构件，可以对上部压力有效承载，因为受力情况比较复杂，设计难度更大。在上部荷载作用影响下，转换梁需要承受更大弯矩和剪力，特别是托柱转换梁在托柱区域，承受的集中荷载比较大，转换梁自身和上部墙体边洞影响，会导致转化梁出现应力集中问题。在对托柱转换梁区域受力特点分析时可以发现，在受到上部竖向荷载以及下部竖向荷载偏心效应影响下，转换梁承受的扭转作用力比较大，需要做好扭转承载力计算和分析，并根据最终计算结果，制定有效加强措施。转换梁在使用期间，会受到轴力和弯矩共同作用影响，容易形成偏心受压作用力量，截面受拉区域过大，会引发全截面受伤问题。竖向转换构件主要存在转换柱等内容，虽然转换柱受力形态，与普通框架柱大致处于相同状态，但承受的压力更大，更容易出现破坏问题。转换柱属于转换层结构中重要受力构件，转换柱在使用期间，主要受到轴压比和剪压比控制影响，需要做好抗震承载力分析和计算，并提高转换柱抗震性能，才能避免转换柱在受到外力作用影响下出现损坏问题 [3]。

（二）强化转换构件设计

1、转换梁构件设计

与普通框架梁结构相比较，转换梁必须对剪切和弯矩以及拉力影响充分考虑。在开展截面设计工作时，不仅要满足受弯承载力和受剪承载力要求，还需要对截面尺寸受剪压力比值有效控制。要想保证主体结构在应用时，更加安全稳定，要做好转换梁与竖向构件之间连接处理，一般情况下限制截面宽度数值，要小于转换柱同方向宽度，还要大于所托柱宽度。在对偏心受拉转换梁钢筋材料配置时，需要根据抗震需求开展相关工作，梁底纵向钢筋需要设置在直通柱区域。如果转换梁存在受扭问题，需要沿腹板高度配置腰筋材料，在拖柱区域设置正交框架梁，可以避免扭距影响。设计人员还需要对集中荷载以及边洞影响充分考虑。在对转换柱设计时，需要降低破坏问题发生几率，避免对主体结构产生较大损坏 [4]。

2、转换柱构件设计

在对转换柱应用安全性检测时，需要借助信息化技术开展模拟分析工作，在此基础上制定安全防范措施。如果存在托柱转换结构。需要根据抗震等级要求，对转换柱轴力设计数值适当调整，设计人员需要严格遵循强柱弱梁设计原则，在对柱端弯矩设计数值调整时，需要做好剪力设计数值控制。设计人员还需要做好节点核心区域抗震承载力验，算并采取构造加强措施，提高构件抗震性能。在对框支剪力墙结构设计时，需要根据框支柱数量，结合承受结构基底剪力占比数值，对地震震力适当调整，根据抗震等级要求，对落地剪力墙底部区域弯矩数值和剪力设计数值调整时，需要避免墙肢出现偏心受拉力 [5]。

（三）采用整体设计形式

在对高层建筑梁式转换层设计时，考虑到高位转换，会对结构受力性能产生一定影响，因此需要对转换层高度严格控制。设计人员如果采用框支剪力墙结构开展设计工作，需要根据抗震设防烈度要求，对转换层高度和层数有效控制。如果转换层超过三层，需要加强矿支柱和剪力墙底部抗震构造设计，要提高综合抗震性能，才能避免地质灾害发生时出现安全性问题。在对转换层上部结构平面区域设计时，要尽可能采用简单设计形式。在对上部结构竖向抗侧力构件设计时，可以将其设置在转换梁区域，避免荷载传递路径过于复杂，对其他结构受力产生不良影响。如果存在主梁和次梁二次转换，需要对传力路径过长带来的影响全面分析和控制，还可以通过应力补充分析和配筋校正，对转换主梁区域可能出现的突发性事件问题预测和解决。为了避免转换层上部结构和下部结构侧向刚度差异过大，对整体抗侧力性能产生不良影响，需要做好侧向刚度验算和分析。如果转换层设置在二层以下，需要对转换层以及相邻上层等效剪切刚度科学计算。在对等效剪切刚度比计算之后，需要根据相应数值开展刚度控制工作，如果转换层设置在三层及以上区域，也需要对结构刚度有效控制 [6]。

结语：综上所述，与普通高层建筑结构相比较，带梁式转换层的主体结构设计内容更加繁杂，设计人员需要积极积累经验，提高自身能力水平，还要根据转换层结构构件应力特点，对结构内力全面分析，并通过增强结构应用安全性，对主体结构抗侧力性能有效控制。设计人员需要从综合层面上开展受力分析工作，并从细节区域对结构应用风险全面查找和弥补，才能保证主体结构和梁式转换层结构能够有效衔接，确保结构在应用期间更加安全稳定，为建筑物可持续发展提供充足支撑。

参考文献：

[1]梅素娟.高层建筑梁式转换层结构设计出现裂缝的原因及对策研究[J].中国住宅设施,2021(05):48-49.

[2]许凯龙.关于高层建筑梁式转换层结构设计分析[J].中国建筑金属结构,2020(11):72-73.

[3]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.

[4]刘子健,吴琦锐.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].信息记录材料,2018,19(07):229-231.

[5]刘华丽,徐铁山.高层建筑梁式转换层结构设计原理及应用[J].建筑技术开发,2017,44(16):19-20.

[6]杨永康.浅谈高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].中华民居(下旬刊),2014(10):113-114.