高层建筑梁式转换层结构设计分析

高层建筑梁式转换层结构设计分析

鲁福彪   ,石贤正

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摘要：近年来，随着我国施工技术的不断创新发展，诸多的高层建筑在我国各个城市中拔地而起。转换层结构的应用也愈加广泛。城市化水平的逐步提高，使得建筑工程房屋楼层数攀升到新高度，高层建筑要求较高水平的施工技术，陈旧的建筑结构设计方法已经难以满足新时期高层建筑的多元化功能需求。如今，梁式转换层结构能够使其功能转化率得到较好的提高，在高层建筑结构设计中广泛应用。本文主要对高层建筑梁式转换层结构设计原则进行分析，并提出设计要点，以供参考。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计

当今社会，高层建筑数量日渐增多，转换结构可根据建筑功能和结构传力的需要，沿建筑高度方向一处或多处灵活布置，亦可局部楼层布置，形成高楼层、大体量、功能多样且注重品质的建筑结构设计，给人们的生产生活和空间提供诸多便利。同时对结构布置设计的要求存在千差万别，会大幅增加建设成本及施工技术难度，消防救援也更为困难。梁式转换层结构的传力途径为墙-梁-柱(墙)形式，传力更为明确、清晰、直接，可实现高层建筑上下层空间的功能转换，获得业内众多青睐和重视。为使高层建筑更加安全合理，充分展现其优势和价值，需要科学的分析研究高层建筑梁式转换层结构设计。

1转换层结构的设置特点

在高层建筑施工当中，转换层的施工是整个工程的关键所在，其直接决定了施工的安全性以及经济性问题。在转换层的设置过程中，会打断某些竖直设置的构件。高层建筑中的转换层结构的设置具备如下特点。（1）大尺寸，荷载较大。为了确保上部结构中的剪力能够较好地传递到下部结构，必须确保转换层的楼面具有一定的水平刚度，其具体表现在楼板的厚度应在200mm以上，故转换层结构一般有着较大的结构尺寸。（2）分层浇筑，承载构件为先浇筑构件。因转换层有着较大的高跨比，此时的平截面假定就不再成立，一般情况下按照短深梁受力进行考虑。在施工时若采用的是二次叠浇法，则应分析叠合构件在分层处所产生的水平剪力，若有必要则应与设计单位详细规划，确保满足承载能力的要求。（3）支撑系统根据下部结构灵活设置。为了减少转换层的安装对结构抗震性能的影响，避免上下构件之间刚度和剪力的突然变化，在非落地支撑系统的设计过程中，可以灵活地对下部结构进行调整。.

2高层建筑梁式转换层进行结构设计的要点分析

2.1对转换层进行分析计算

对转换层进行了分析统计，重点是有效提供对局部应力的补充计算情况。所以，在进行分析统计等作业时采用的平面有限元算法，首先需要由工程设计技术人员通过对建筑物平面内部的刚度影响等各种因素加以控制，然后再针对高层建筑中各楼层的实际需求，进行科学调整。转换层设计要求对转换层在实施设计的过程中，全面获取各种信息，以明确其结构主体变动的细节内涵，以便运用统一的结构数据对转换层进行分析计算。如工程设计的技术人员可以根据空间受力变化情况进行数学模型，可以通过计算机和数据处理手段，对各种三维或立体空间进行建模，也可以通过有限元方式对转换结构进行局部补充和运算，以有序实现在各种整体之间的二层结构模型的运算任务，同时完成对各种模拟条件的综合处理，确保转换层模拟数值符合实际的施工要求。此外，在对建筑空间结构分析进行构建时，以框架梁柱为基准，以剪力墙为基准，对研究模式进行建立，先确定在梁式转换层建筑空间结构中框架支撑的总量配比，而作为梁式转换层空间结构中的重要一环，再在整个梁式转换层建筑设计流程中，按照需要设计相应的框架支撑。

2.2合理设计转换梁

转换梁是剪力墙和底层框架结构中的连接部分，不仅能增加高层建筑的空间面积，还能最大程度符合建筑功能需求。为此，转换层大梁作为高层建筑建设中的重要部分，对转换层中的转换梁正确设计后，不但可以应对上面剪力墙的重力进行承担，同时也对上柱所传递下来的竖向压力进行承担。同时针对转换梁本身承载力也是很大的，应对柱型转换层做出了合理的设计。首先，计算转换梁的减压比率主要是为确定转换梁的结构截面。可以采用有限元的补充计算方法等手段，测算出在梁式转换层上的转换梁的减压比率。并且要求首层转换梁截面不应超过1.2m，保证梁的过渡面结构平稳。其次，转换梁的钢筋质量等级达到了C40，是由于C40的钢筋具有耐压强度好、耐裂缝、耐久性较高等特征，因此改善高层建筑柱型过渡层的工程稳定性。最后，在转换梁的设计施工时，已经确定了转换梁中的钢筋长直径比，并要求转换梁的配筋比必须与大型高层建筑的抗震性能成正比.

2.3核定抗震等级进行设计

在高层建筑中，确定抗震级别是转换层设计的关键基础，针对抗震性质、结构高度、抗震级别等要素进行综合研究，对结构强度方向和均匀度产生高质量的数值结果，为高楼转换层结构设计奠定了坚实基础。因此，针对竖向承载力构建不是非常连续的，传力路径也会发生弯曲状况而加以分析，如果转换层的抗震性能无法达到相关要求，从而导致建筑物结构设计的整体稳定性无法提高。以30层的高层建筑为例，在核定该建筑的抗震等级时，应结合《规程》中的明确规定，对梁式过渡层的不同形式作出抗震级别的确定。如框支架的抗震等级为2级、在转换层以上的剪力墙抗震等级应当是4级、过渡层之下的剪力墙加强部分的抗震级别是3级等。另外，可借助SATWE软件对高层楼层结构进行识别，自动识别梁式转换层构件的抗震级别，以科学合理的方式进行结构的抗震设计，以保证高层建筑的使用安全性。

2.4对转换层楼板进行设计

对于高层建筑转换层楼板进行设计的过程中，重点是考虑到上下楼面的剪力强度如何实现高效传递，并根据建筑结构内部的受力变化规律加以分析，确保通过对剪应力与设计楼板的刚性和强度进行结合，从而确保设计楼板构件在经受巨大的剪应力后，不会出现结构破坏和变形等问题。因为转层楼板结构所承受的重力荷载很大，在同时确定了楼层平面内和平面外部刚度的前提下，使转层楼板结构合理的传递水平震害能力，既要确保楼层结构具有更高的刚性，还要保证楼层结构具有极高的刚度。根据转换层模板设置的特点，要求在简体部位和在剪力墙部位楼板不存在开孔现象，以便大幅度增强转换层模板的稳定性。另外，通过对高层建筑的应用特点及其工程要求加以考察后，对楼板进行相应范围的开孔施工，对边板的孔洞附近加以设置。

结束语

总而言之，随着经济发展的需要，城市发展快速推进，城市化水平逐步提高，高层建筑的数量、规模也呈现出不断扩大的趋势，高层建筑更能够满足人们的生活、工作需要，功能多元化使得建筑结构也更为复杂。转换层结构是高层建筑中的重要基础组成部分，梁式转换层的应用可以极大的强化整个建筑结构的稳定，并且实现高层建筑上下功能区的有效转换，上下结构均匀可靠的传力受力，高层建筑结构的稳定性、安全性得到可靠实现。

参考文献

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