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摘要：梁式转换结构是转换结构中最常见的一种结构转换形式，具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等特点，成为目前高层建筑应用最广泛的转换层结构型式。文章首先分析转换层的主要结构形式及特点,阐述转换层设计中应该注意的原则性问题,最后提出高层建筑梁式转换层结构设计的关键要点,仅供参考。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计
随着高层建筑的发展，建筑物的功能不再单一，如公寓、旅馆、办公楼等均在建筑物下部设置商店、银行、公共大厅、会议中心、停车场等需要较大跨度的公共空间。在高层建筑结构的底部，当上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，应设置转换层。梁式转换具有传力路径清晰快捷，工作可靠，构造简单，施工方便等优点，是目前国内应用最广的转换层结构型式。
1 梁式转换层的结构形式和受力特点
1.1 梁式转换层的结构形式
梁式转换层可以从多个角度进行分类，例如，从转换梁使用的材料角度，有钢结构、混凝士结构以及预应力混凝土等；从上层墙开洞口的角度，有全跨、半跨，开洞口、无洞口，开门、窗洞口等；从梁的跨度角度，有单跨以及多跨；从梁的结构构造角度，有加腋以及不加腋等。实际过程中，可以依据转换梁的受力特点、工作形式以及应用方式等将转换梁划分为不同的结构形式。
1.2 梁式转换层的受力特点
要进行梁式转换层结构的谩计计算，就必须首先弄清楚此类转换结构传力途径以及相应的转换梁的受力特点。一般梁式转换层结构的传力路径为：墙或者柱一转换梁一柱或者墙。这种传力形式直接简单，可靠度高，较易施工，而且经济合理，设计计算简便。
2 梁式转换层结构的设计原则
带转换层高层建筑结构是一种受力复杂、不利于抗震的结构体系,在结构总体设计时,特别是在抗震设防地区,应遵循的如下原则:
2.1 传力直接,避免多次转换。布置转换层上下主体竖向结构时,要尽量使水平转换结构传力直接,通过结构的合理布置,使不落地的剪力墙通过转换托梁直接传给竖向承重构件,尽可能的避免转换次梁及水平多级转换,实现传力路径的最短化。
2.2 强化下部、弱化上部。要保证底部大空间有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力,要有意识的强化转换层下部主体结构刚度,弱化转换层上部主体结构的刚度,使得转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近,以避免出现薄弱层。
2.3 计算全面准确。必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分,采用符合实际受力变形状态的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算时,转换结构以上至少取2层结构进入局部计算模型,同时应计及转换层及所有楼层楼盖平面内刚度,计及实际结构三维空间盒子效应,采用比较符合实际边界条件的正确计算模型。
3 梁式转换层结构的设计要点
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪力墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力、扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。这种方案一般不宜采用，但考虑到实际工程中会遇到转换层上部剪力墙平面布置复杂的情况，B级高度框支剪力墙结构不宜采用框支柱、次梁方案；A级高度框支剪力墙结构可以采用，但设计中应对框支梁进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙与剪力墙协同工作的受力体系。
3.1 转换梁的设计
1)转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。
2)转换梁不宜开洞。若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近，且洞口上、下弦杆须采取加强措施，箍筋要加密。在计算上、下弦杆箍筋时，宜将剪力设计值乘放大系数1.2；当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。
3)转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。
4)转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3％；主筋不宜有接头；上部主筋至少应有50％沿梁全长贯通，下部主筋应有50％沿梁全长贯通，并应全部贯通伸入柱内。
5)转换梁箍筋要求为：梁支座边距柱 0.21n(1n为转换梁净跨)或1.5 h（转换梁的高度）范围内箍筋应加密，加密区箍筋直径不小于10mm，间距不大于 100mm，加密区最小面积配箍率为：一级时0.8％，二级为0.7％，三级时0.6％，四级时为 0.6％；非抗震设计时0.5％，上部剪力墙门洞下方（洞宽+2hb）范围内转换梁箍筋也按上述要求加密。
3.2 框支柱的设计
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整：抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；有地震组合时，一级、二级框支柱承受的地震作用产生的轴力设计计算值分别乘以1.50、1.25的调整放大系数；剪力调整：框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于10根时，当框支层为1～2层时，每层第根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10根时，当框支层为1～2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
3.3 框支梁的设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制,宽度要大于其上墙厚的2倍,且大于400mm;高度大于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂,它不但是上下层荷载的传输枢纽,也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位,是一个复杂而重要的受力构件,因而在设计时应留有较多的安全储备,二级抗震等级的框支梁纵筋配筋率大于0.4%。框支梁在满足计算要求下,配筋率大于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件,梁中有轴力存在,因而应配置足够数量的腰筋。
3.4 转换层楼板的设计
框支剪力墙结构以转换层为分界,上下两部分的内力分布规律是不同的。在下部楼层由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异,水平剪力主要集中在落地剪力墙上,即在转换层处荷载分配产生突变;而在上部楼层,外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务;由于转换层楼板自身平面内受力很大,而变形也很大,所以转换层楼板必须有足够的刚度作保证。
4 结束语
梁式转换层结构对于整体建筑的可靠性、安全性以及耐久性具有至关重要的意义，其传力直接明确、可靠性高、经济和理以及较易施工的有点使得它在建筑中应用愈发广泛。在设计计算过程中对于转换层的受力特点、控制要点和一些构造要求应当给予足够的重视。
参考文献
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].中国建筑工业出版社.2002
[2]邢红勇.高层建筑梁式转换层中连续短梁的设计建议[J].江苏建,2001,(01)
[3]刘丽春，易义东.浅谈梁式转换层结构的设计与构造要求[J].中国新技术新产品，2009,(13)
[4]郑黄鹤.浅析高层建筑梁式转换层结构设计的要点[J].中国建设信息，2010，（02）
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计
随着高层建筑的发展，建筑物的功能不再单一，如公寓、旅馆、办公楼等均在建筑物下部设置商店、银行、公共大厅、会议中心、停车场等需要较大跨度的公共空间。在高层建筑结构的底部，当上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，应设置转换层。梁式转换具有传力路径清晰快捷，工作可靠，构造简单，施工方便等优点，是目前国内应用最广的转换层结构型式。
1 梁式转换层的结构形式和受力特点
1.1 梁式转换层的结构形式
梁式转换层可以从多个角度进行分类，例如，从转换梁使用的材料角度，有钢结构、混凝士结构以及预应力混凝土等；从上层墙开洞口的角度，有全跨、半跨，开洞口、无洞口，开门、窗洞口等；从梁的跨度角度，有单跨以及多跨；从梁的结构构造角度，有加腋以及不加腋等。实际过程中，可以依据转换梁的受力特点、工作形式以及应用方式等将转换梁划分为不同的结构形式。
1.2 梁式转换层的受力特点
要进行梁式转换层结构的谩计计算，就必须首先弄清楚此类转换结构传力途径以及相应的转换梁的受力特点。一般梁式转换层结构的传力路径为：墙或者柱一转换梁一柱或者墙。这种传力形式直接简单，可靠度高，较易施工，而且经济合理，设计计算简便。
2 梁式转换层结构的设计原则
带转换层高层建筑结构是一种受力复杂、不利于抗震的结构体系,在结构总体设计时,特别是在抗震设防地区,应遵循的如下原则:
2.1 传力直接,避免多次转换。布置转换层上下主体竖向结构时,要尽量使水平转换结构传力直接,通过结构的合理布置,使不落地的剪力墙通过转换托梁直接传给竖向承重构件,尽可能的避免转换次梁及水平多级转换,实现传力路径的最短化。
2.2 强化下部、弱化上部。要保证底部大空间有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力,要有意识的强化转换层下部主体结构刚度,弱化转换层上部主体结构的刚度,使得转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近,以避免出现薄弱层。
2.3 计算全面准确。必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分,采用符合实际受力变形状态的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算时,转换结构以上至少取2层结构进入局部计算模型,同时应计及转换层及所有楼层楼盖平面内刚度,计及实际结构三维空间盒子效应,采用比较符合实际边界条件的正确计算模型。
3 梁式转换层结构的设计要点
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪力墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需要承受梁传给的剪力、扭矩和弯矩，框支主梁易受剪破坏。这种方案一般不宜采用，但考虑到实际工程中会遇到转换层上部剪力墙平面布置复杂的情况，B级高度框支剪力墙结构不宜采用框支柱、次梁方案；A级高度框支剪力墙结构可以采用，但设计中应对框支梁进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙与剪力墙协同工作的受力体系。
3.1 转换梁的设计
1)转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。
2)转换梁不宜开洞。若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近，且洞口上、下弦杆须采取加强措施，箍筋要加密。在计算上、下弦杆箍筋时，宜将剪力设计值乘放大系数1.2；当洞口内力较大时，可采用型钢构件来加强。
3)转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。
4)转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3％；主筋不宜有接头；上部主筋至少应有50％沿梁全长贯通，下部主筋应有50％沿梁全长贯通，并应全部贯通伸入柱内。
5)转换梁箍筋要求为：梁支座边距柱 0.21n(1n为转换梁净跨)或1.5 h（转换梁的高度）范围内箍筋应加密，加密区箍筋直径不小于10mm，间距不大于 100mm，加密区最小面积配箍率为：一级时0.8％，二级为0.7％，三级时0.6％，四级时为 0.6％；非抗震设计时0.5％，上部剪力墙门洞下方（洞宽+2hb）范围内转换梁箍筋也按上述要求加密。
3.2 框支柱的设计
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整：抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋；有地震组合时，一级、二级框支柱承受的地震作用产生的轴力设计计算值分别乘以1.50、1.25的调整放大系数；剪力调整：框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用：框支柱的数目不多于10根时，当框支层为1～2层时，每层第根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2%；当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%；框支柱的数目多于10根时，当框支层为1～2层时，每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的20%；当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱轴力可不调整。
3.3 框支梁的设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制,宽度要大于其上墙厚的2倍,且大于400mm;高度大于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂,它不但是上下层荷载的传输枢纽,也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位,是一个复杂而重要的受力构件,因而在设计时应留有较多的安全储备,二级抗震等级的框支梁纵筋配筋率大于0.4%。框支梁在满足计算要求下,配筋率大于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件,梁中有轴力存在,因而应配置足够数量的腰筋。
3.4 转换层楼板的设计
框支剪力墙结构以转换层为分界,上下两部分的内力分布规律是不同的。在下部楼层由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异,水平剪力主要集中在落地剪力墙上,即在转换层处荷载分配产生突变;而在上部楼层,外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务;由于转换层楼板自身平面内受力很大,而变形也很大,所以转换层楼板必须有足够的刚度作保证。
4 结束语
梁式转换层结构对于整体建筑的可靠性、安全性以及耐久性具有至关重要的意义，其传力直接明确、可靠性高、经济和理以及较易施工的有点使得它在建筑中应用愈发广泛。在设计计算过程中对于转换层的受力特点、控制要点和一些构造要求应当给予足够的重视。
参考文献
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].中国建筑工业出版社.2002
[2]邢红勇.高层建筑梁式转换层中连续短梁的设计建议[J].江苏建,2001,(01)
[3]刘丽春，易义东.浅谈梁式转换层结构的设计与构造要求[J].中国新技术新产品，2009,(13)
[4]郑黄鹤.浅析高层建筑梁式转换层结构设计的要点[J].中国建设信息，2010，（02）