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摘 要：由于梁式转换层结构设计较为复杂，在设计中要加强对主要构件进行设计，确保转换层功能，保障高层建筑安全。本文结合工程实例，对高层建筑梁式转换层的结构设计进行简单探讨。
关键词：高层建筑；转换层；梁式转换层；结构设计
一.引言
随着我国经济的发展和土地资源的紧缺，高层建筑建设规模越来越大。为实现高层建筑的特殊功能，需要设置转换层。转换层的形式具有多种，各形式间差别较大，存在传力性能和抗震性能的差异。梁式转换层具有受力性能好、构造简单、工作可靠及施工方便等特点，受到广泛应用。
二.工程概述。
某高层建筑楼层总层数为32层，其中地下2层，地上30层，总建筑面积为24837㎡，建筑1-5层设计为商业用房，6-32层为住宅。1层层高为5.10米，2-5层的层高为4.10米，设计为框架-筒体结构；6-32层层高为3.10米，设计采用剪力墙-筒体结构。在建筑的5-6层之间设置结构转换层，同时拥有设备安放。
三.高层建筑梁式转换层结构设计
1.梁式转换层概述
城市人口数量逐步上升，土地资源需求不断增加，在有限的土地供应实情下，高层建筑成为缓解用地紧张的重要举措。城市高层建筑一般多为综合性用途的建筑，其下部一般为餐馆、商场，中部为办公用房，上部为旅馆、住宅等。由于楼层建筑功能的变化，需要在建筑竖向结构形势上发生改变，楼层在竖向结构形式体系上发生变化时，需要通过设置转换层来实现过渡。为适应建筑功能变化，要在结构转换层设置水平转换构件，转换层将部分竖向构件打断，促使竖向力的传递发生转折，转换层是实现转折功能的大型水平构件。从转换层的结构形式来看，主要分为斜撑式转换、板式转换、桁架式转换、箱式转换、空腹桁架式转换及梁式转换等。
梁式转换层将上部的剪力墙落在框支梁上，由框支柱来支撑框支梁。当需要纵横向同时转换时， 则采用双向梁布置。梁式转换层具有结构传力途径清楚、传力直接和明确等特点，进行结构计算时较为简单，同时具有构造简单、工作可靠、施工方便和受力性能好的优点，其缺点是当转换梁的跨度较大时，需要较大的转换梁截面，需要加大转换梁的抗侧刚度和质量，导致结构对地震的反应较大。
2.梁式转换层结构的设计遵循原则
（1）尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，梁式转换层的转换结构越少，所造成的刚度突变同时也变小，更加有利于结构的抗震性能。
（2）梁式转换层结构设计时，要确保转换层具有足够的刚度，一般情况下，设计转换梁的高度不得小于跨度的六分之一，以确保内力在转换层结构和下部构件中能够合理分配，确保剪力墙柱和转换梁具有良好的受力性能。
（3）梁式转换层结构设计时，要采用 “楼板在平面内刚度无限大”的假定，确保剪力墙和所有框支柱位移相等水平力按照落地剪力墙和框支柱的刚度进行比例分配。由于转换层楼板需要将上部结构的水平剪力传递到下部结构中，其本身需要承受部分竖向荷载和较大的平面内剪力，转换层楼板在自身平面内应力的影响下，存在较为显著的变形，因此需要确保转换层楼板具有足够的刚度和强度。
（4）梁式转换层上部的柱子和剪力墙尽量要对称布置。在转换梁跨中设置梁上立柱，避免转换梁变形时梁上立柱的柱脚产生较大转角，从而带动立柱的柱脚产生较大幅度的变形，引起柱的剪切和弯曲，促使立柱产生较大内力。
（5）梁式转换层结构设计时，需要通过全面细致的计算来确保整体结构安全。转换结构需要采用符合实际受力变形状态的分析计算，通过建立模型进行三维空间整体结构分析计算。
3.高层建筑梁式转换层结构设计
（1）转换梁的截面设计方法
梁式转换层截面的设计方法和结构形式及受力性能息息相关。①托柱形式转换梁截面设计。转换梁承托的上部结构为普通框架时，在转换梁的常用截面尺寸范围内，其受力性能和普通梁基本相同，在配筋计算时可以按照普通截面设计方法进行。当转换粱承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。
（2）转换层分析计算
整体计算完毕后对转换层本身应采用平面有限元计算软件做局部应力的补充计算。进行局部分析时，应考虑转换结构上下楼层是否进入局部计算模型，以及楼层楼盖平面内刚度影响，注意实际结构的三维空间盒子效应，采用符合实际情况的正确计算模型。框支剪力墙的计算较为复杂，上部剪力墙需与下面多根柱相连接，如果连接不当会产生很大的计算误差。空间分析程序是以梁柱为基本单元，而分析底部框支剪力墙时，剪力墙作为柱单元考虑。
（3）转换大梁的设计
梁式转换层的设计构造要求：①转换层楼板要将上层结构的水平剪力传递到下层抗剪结构上去，本身承受很大的平面内剪力，同时又承受部分竖向荷载。因此要求楼板要有足够的强度和刚度。②转换层大梁是承托上部剪力墙或柱传下来竖向荷载的重要构件.本身受力很大，它是整个结构抗震安全的关键部位。因此，转换大梁的设计在整个转换层结构的设计中至关重要。
4.高层建筑梁式转换层结构设计要点。
（1）梁式转换层在竖向位置上不宜过高。
梁式转换层设置高度在8度时一般尽量不要超过3层，设置高度为7度时尽量不要超过5层，设置高度为6度时，看根据实际情况适当提高。工程结构必须采用高位转换时，要尽量设置外围为框架筒体结构，利用框架筒体结构的侧向刚度突变有效改善抗震性能。
（2）对上下部分结构进行协调布置，要尽量减少转换层构件数量。
梁式转换层结构设计时，其上部竖向构件要尽量设置到转换梁靠近支座位置，便于竖向力的传递。由于直接落地的竖向构件越多，需要的转换构件也就越少，转换层所造成的刚度突变同时也就变小，更加有利于建筑结构的抗震性能提升，因此要尽量减少结构需要竖向转换的竖向构件。
（3）尽量确保水平结构传力直接，避免次梁为转换构件
梁式转换层为上下主体竖向结构时，要尽可能使水平转换结构的传力更加直接，同时要避免次梁为转换构件。由于次梁为转换构件的抗震性能、传力途径和经济性都缺乏，因此在次梁的上部要利用填充墙来代替。
（4）确保梁式转换层楼板的延性和刚度。
梁式转换层的楼板作为框支剪力墙结构的分界，楼板的上下两部分受力性能具有较大的差异。其上部在剪力墙结构外部荷载作用下，能够按照等效刚度进行比例分配，结构的受力性能相对较好；楼板下部的落地剪力墙和框支柱由于性能不同，水平剪力主要都集中在落地剪力墙上，当转换层荷载分配发生突变时，极其容易产生薄弱层。
四.结束语
梁式转换层结构设计相对较为简单，结构受力比较明确。进行结构设计时，要将梁式转换层的梁柱等结构构件作为重点，设计过程中在满足计算要求的同时，必须提升转换构件的构造要求，确保结构安全可靠。
参考文献
[1]黄志勇.论某高层建筑梁式转换层结构设计[J].广东科技，2009，（6）：75-76.
[2]杨国生.论某高层建筑梁式转换层结构设计[J].城市建设理论研究（电子版） ，2013，（23）.
[3]何波.高层建筑梁式转换层结构设计探析[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（16）.
[4]孟景丽.浅析高层建筑梁式转换层结构设计的要点[J].商品与质量·建筑与发展 ，2013，（8）：7-7.
关键词：高层建筑；转换层；梁式转换层；结构设计
一.引言
随着我国经济的发展和土地资源的紧缺，高层建筑建设规模越来越大。为实现高层建筑的特殊功能，需要设置转换层。转换层的形式具有多种，各形式间差别较大，存在传力性能和抗震性能的差异。梁式转换层具有受力性能好、构造简单、工作可靠及施工方便等特点，受到广泛应用。
二.工程概述。
某高层建筑楼层总层数为32层，其中地下2层，地上30层，总建筑面积为24837㎡，建筑1-5层设计为商业用房，6-32层为住宅。1层层高为5.10米，2-5层的层高为4.10米，设计为框架-筒体结构；6-32层层高为3.10米，设计采用剪力墙-筒体结构。在建筑的5-6层之间设置结构转换层，同时拥有设备安放。
三.高层建筑梁式转换层结构设计
1.梁式转换层概述
城市人口数量逐步上升，土地资源需求不断增加，在有限的土地供应实情下，高层建筑成为缓解用地紧张的重要举措。城市高层建筑一般多为综合性用途的建筑，其下部一般为餐馆、商场，中部为办公用房，上部为旅馆、住宅等。由于楼层建筑功能的变化，需要在建筑竖向结构形势上发生改变，楼层在竖向结构形式体系上发生变化时，需要通过设置转换层来实现过渡。为适应建筑功能变化，要在结构转换层设置水平转换构件，转换层将部分竖向构件打断，促使竖向力的传递发生转折，转换层是实现转折功能的大型水平构件。从转换层的结构形式来看，主要分为斜撑式转换、板式转换、桁架式转换、箱式转换、空腹桁架式转换及梁式转换等。
梁式转换层将上部的剪力墙落在框支梁上，由框支柱来支撑框支梁。当需要纵横向同时转换时， 则采用双向梁布置。梁式转换层具有结构传力途径清楚、传力直接和明确等特点，进行结构计算时较为简单，同时具有构造简单、工作可靠、施工方便和受力性能好的优点，其缺点是当转换梁的跨度较大时，需要较大的转换梁截面，需要加大转换梁的抗侧刚度和质量，导致结构对地震的反应较大。
2.梁式转换层结构的设计遵循原则
（1）尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，梁式转换层的转换结构越少，所造成的刚度突变同时也变小，更加有利于结构的抗震性能。
（2）梁式转换层结构设计时，要确保转换层具有足够的刚度，一般情况下，设计转换梁的高度不得小于跨度的六分之一，以确保内力在转换层结构和下部构件中能够合理分配，确保剪力墙柱和转换梁具有良好的受力性能。
（3）梁式转换层结构设计时，要采用 “楼板在平面内刚度无限大”的假定，确保剪力墙和所有框支柱位移相等水平力按照落地剪力墙和框支柱的刚度进行比例分配。由于转换层楼板需要将上部结构的水平剪力传递到下部结构中，其本身需要承受部分竖向荷载和较大的平面内剪力，转换层楼板在自身平面内应力的影响下，存在较为显著的变形，因此需要确保转换层楼板具有足够的刚度和强度。
（4）梁式转换层上部的柱子和剪力墙尽量要对称布置。在转换梁跨中设置梁上立柱，避免转换梁变形时梁上立柱的柱脚产生较大转角，从而带动立柱的柱脚产生较大幅度的变形，引起柱的剪切和弯曲，促使立柱产生较大内力。
（5）梁式转换层结构设计时，需要通过全面细致的计算来确保整体结构安全。转换结构需要采用符合实际受力变形状态的分析计算，通过建立模型进行三维空间整体结构分析计算。
3.高层建筑梁式转换层结构设计
（1）转换梁的截面设计方法
梁式转换层截面的设计方法和结构形式及受力性能息息相关。①托柱形式转换梁截面设计。转换梁承托的上部结构为普通框架时，在转换梁的常用截面尺寸范围内，其受力性能和普通梁基本相同，在配筋计算时可以按照普通截面设计方法进行。当转换粱承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。
（2）转换层分析计算
整体计算完毕后对转换层本身应采用平面有限元计算软件做局部应力的补充计算。进行局部分析时，应考虑转换结构上下楼层是否进入局部计算模型，以及楼层楼盖平面内刚度影响，注意实际结构的三维空间盒子效应，采用符合实际情况的正确计算模型。框支剪力墙的计算较为复杂，上部剪力墙需与下面多根柱相连接，如果连接不当会产生很大的计算误差。空间分析程序是以梁柱为基本单元，而分析底部框支剪力墙时，剪力墙作为柱单元考虑。
（3）转换大梁的设计
梁式转换层的设计构造要求：①转换层楼板要将上层结构的水平剪力传递到下层抗剪结构上去，本身承受很大的平面内剪力，同时又承受部分竖向荷载。因此要求楼板要有足够的强度和刚度。②转换层大梁是承托上部剪力墙或柱传下来竖向荷载的重要构件.本身受力很大，它是整个结构抗震安全的关键部位。因此，转换大梁的设计在整个转换层结构的设计中至关重要。
4.高层建筑梁式转换层结构设计要点。
（1）梁式转换层在竖向位置上不宜过高。
梁式转换层设置高度在8度时一般尽量不要超过3层，设置高度为7度时尽量不要超过5层，设置高度为6度时，看根据实际情况适当提高。工程结构必须采用高位转换时，要尽量设置外围为框架筒体结构，利用框架筒体结构的侧向刚度突变有效改善抗震性能。
（2）对上下部分结构进行协调布置，要尽量减少转换层构件数量。
梁式转换层结构设计时，其上部竖向构件要尽量设置到转换梁靠近支座位置，便于竖向力的传递。由于直接落地的竖向构件越多，需要的转换构件也就越少，转换层所造成的刚度突变同时也就变小，更加有利于建筑结构的抗震性能提升，因此要尽量减少结构需要竖向转换的竖向构件。
（3）尽量确保水平结构传力直接，避免次梁为转换构件
梁式转换层为上下主体竖向结构时，要尽可能使水平转换结构的传力更加直接，同时要避免次梁为转换构件。由于次梁为转换构件的抗震性能、传力途径和经济性都缺乏，因此在次梁的上部要利用填充墙来代替。
（4）确保梁式转换层楼板的延性和刚度。
梁式转换层的楼板作为框支剪力墙结构的分界，楼板的上下两部分受力性能具有较大的差异。其上部在剪力墙结构外部荷载作用下，能够按照等效刚度进行比例分配，结构的受力性能相对较好；楼板下部的落地剪力墙和框支柱由于性能不同，水平剪力主要都集中在落地剪力墙上，当转换层荷载分配发生突变时，极其容易产生薄弱层。
四.结束语
梁式转换层结构设计相对较为简单，结构受力比较明确。进行结构设计时，要将梁式转换层的梁柱等结构构件作为重点，设计过程中在满足计算要求的同时，必须提升转换构件的构造要求，确保结构安全可靠。
参考文献
[1]黄志勇.论某高层建筑梁式转换层结构设计[J].广东科技，2009，（6）：75-76.
[2]杨国生.论某高层建筑梁式转换层结构设计[J].城市建设理论研究（电子版） ，2013，（23）.
[3]何波.高层建筑梁式转换层结构设计探析[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（16）.
[4]孟景丽.浅析高层建筑梁式转换层结构设计的要点[J].商品与质量·建筑与发展 ，2013，（8）：7-7.