田晓雪

摘 要：近年来随着我国社会经济持续不断的发展，人们的生活质量及水平也随之得到了极大程度的提升与发展。进而，对相关建筑物的结构设计及要求也在不断地增加，以此来更好地满足人们在日常生活中对停车及购物等方面的要求。

关键词：梁式转换层；高层建筑；结构设计

1 高层建筑梁式转换层设计原理分析

1.1 转换层结构受力分析

设置高层建筑转换层主要是为了将上部小开间竖向结构荷载传导至底端大开间竖向结构处，此举必定会造成一部分竖向结构上下之间的间断性贯通、竖向构件力传导不直接，转换层上、下楼层的抗侧刚度出现嚴重弯折，转换层位置的应力过于集中，并由此导致整体结构受力异常繁杂。同时受到地震效应影响，转换层有很大概率会发生下端承载力缺失而使薄弱层以及下部软弱性的变形过大，一旦遭遇地震灾害，便会造成整体结构塌陷。因此在进行转换层的结构设计时就必须要思考如何处理以下问题。（1）如何确保结构力传导更快、更准确；（2）结构按高度上、下刚度出现的突变来应对并改进；（3）如何就水平位置与竖向位置的构件进行科学布设，以及对转换构件进行科学化的设计与构造，从设计层面上来促进结构抗震性能的有效增强。此外，转换层位置的安排对于高层建筑结构所起到的抗震性能有着巨大的影响，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变将会越大，上、下层的结构传力过程也将更为复杂；同时较高的转换层位置，落地或是筒体剪力墙就更易发生裂缝现象，剪力墙刚度也会下降，这时框支柱便会得到更多内力，这也会对框支柱的受力效果造成极为不利的影响。在进行结构设计时，不得不对上部结构进行转换的情况主要包括以下两种。（1）要转换的上部结构是剪力墙；（2）要转换的上部结构是框架。针对第一种情况可在某楼层处设置转换梁以期能够实现对上端剪力墙的有效承接，同时将其转换梁换位由框支柱进行支撑，并以此产生出包括上部剪力墙、框支梁、框支柱所共同承担的竖向以及水平荷载框支剪力墙结构。

1.2 转换层结构设计原则

具有转换层的高层建筑是一种不规则的复杂结构，其刚度相较于一般楼层要明显得多，且质量也相对更大，因此在出现地质灾害时更易成为薄弱位置，由此所引发的后果危害将不堪设想。同时，有研究证实转换层位置越高，对于结构抗震的效果将会越差，因此一般在进行高层建筑设计时需要确保其底部大空间框支剪力墙结构层数在8度时应不大于3，7度时应不大于5，6度可综合考虑各方面因素在5层的基础上予以适当提高，但不具备详实、可靠的工程依据支持时，不应大于6层。而针对外筒是密柱框架的筒中筒以及框架-核心筒底部大空间转换层结构来说，因为其自身转换层上下结构刚度突变不太显著，上、下构件的内力突变表现也不太明显，相应地便可将其转换层的位置予以适当升高，在不具备相关工程施工经验的情况下，对于层数可依据底端大空间框支剪力墙结构升高一层后再予以考量；若转换层位置高于以上要求时，则可认定其结构属于超出限制的复杂高层建筑结构，必须依据相关规定开展设计工作；在抗震设防烈度等于9度时，便应避免在高层建筑结构中采用转换层的设计方式，在抗震设防烈度为7～8度之间，则不应同时应用两种以上的复杂结构。此外，若将转换层位置设置高于地面不小于3层之时，便可将之视作为是高位转换结构，并需依据有关抗震级别要求进行设置。

1.3 转换层结构计算分析

具有转换层的高层建筑其结构为复杂高层建筑结构，在对其展开分析计算时应最少选用不少于两个力学模式完全不同的三维空间分析软件来对该高层建筑的结构实施位移计算与内力分析，以期能够最大程度地保障结构分析的精确性。在完成整体分析处理后，还需针对转换层实施局部有限元补充分析，并将整体分析所得到的结果作为补充分析外荷载。当前，在工程设计过程中所普遍应用的三维空间分析软件其计算模式包括有板壳元模型、空间杆系模型、空间杆-墙板元模型。在开展关于框支剪力墙结构整体计算时，选用将空间杆-墙板元作为模型的ETAS=BS与SATWE软件更加接近于真实的受力情况。

2 高层建筑梁式转换层结构设计的重点分析

2.1 抗震等级的设计确定

高层建筑在其实际建筑设计中，要注重对梁式转换层的结构进行设计，这样才能在建筑结构设计中，实现对建筑的整体性规划。在高层建筑设计中抗震结构的设计是很重要的，尤其是在地震带建筑层体的结构设计中，更应该加强对建筑的抗震结构设计，作为高层建筑结构设计的重要组成部分，梁式转换层结构在其设计过程中也应该注重对建筑的抗震结构设计，因此需要在实际建筑结构设计中运用各种技术确定建筑结构的抗震等级。

2.2 结构层的竖向布置

高层建筑在其实际建筑结构设计中，为了防止刚体结构形变，因此在实际建筑结构设计中，要有针对性的对建筑梁式转换层的结构布置进行分配，这样才能在实际建筑层结构的分配中有效的掌握好实际的建筑结构层体布置，一般情况下在进行高层建筑结构的布置设计中采用的是竖向布置结构。一般情况下运用到的竖向结构布置方法有以下几种：（1）在实际建筑结构设计中要与专业建筑协商，这样才能在建筑协商中增加剪力墙的数目。只有这样才能使得建筑层结构在其设计过程中在剪力墙的作用下保障整个的建筑结构竖向布置不会受到影响。（2）在转化层结构的安排中增加剪力墙的厚度，这样才能保障整个建筑的支撑不会受到影响，一般情况下将转换结构下层的剪力墙厚度，可以增加到600mm。（3）为了减少在实际建筑层体设计中的刚度变化，因此应该在实际结构布置设计中将建筑下方的剪力墙进行固定化，在剪力墙的固定上最好不要在其周围开洞，如果必须要开洞，应该尽量的将洞口减小，这样才能为建筑的转换层体结构稳定提供保障。

2.3 规划结构平面

一个完整的工程结构布局一般由位于上部的纯剪力墙结构和下部的形态规则框架-剪力墙结构组成。为了提高抗扭的等级，在规划结构平面时，要求剪力墙左右对称，偏心率很小，上下质量与刚度中心误差小于2m，沿周边均一分布不包括核心筒。相关计算结果表明，各层水平位移上限与层间位移比均小于1.4，扭转与平动第一自振周期比为0.85，都符合严控扭转和平面规划的规定。由此可见，合理规划工程结构布局可以在一定程度上增强抗扭效果。

2.4 转换层楼板

以转换层为界限将框支剪力墙结构分为上部和下部，其内部受力按不同的规律分布。上部楼层根据各部分剪力墙的等效刚度比值进行负载水平力的分配，而下部楼层的水平剪力主要分布在落地剪力墙上，且其与框支柱间刚度不同，使得转换层在分配所负荷的重力时发生变化。转换层的楼板本身受到很大的重力，且容易变形，通常扮演着分配上部和下部楼层受力的角色，因此楼板必须具备一定的刚度。此外，为了帮助转换层楼板更好地完成剪力重分配工作，上下层楼板选用厚度均150mm。

3 结束语

通过应用梁式转换层还能够在相关的成本造价、费图4试验梁截面尺寸及配筋用方面有一定程度的提升。因此在高层建筑设计的过程中可以通过应用梁式转换层来保证整个建筑工程设计的稳定性，同时还能够对相关设计、施工单位的操作进行有效的控制，从而避免产生相关的问题及困难，最终做到优化高层建筑设计，提升整个工程的结构。

参考文献：

[1] 熊进刚，吴晓莉，程文瀼，陈礼建，杨建明.有梁式转换层的高层建筑结构设计与研究[J].工业建筑，2017（6）：33～36.

[2] 赵京江.结构设计中梁式转换层设计要点——怡福苑A1幢住宅结构设计体会[J].建筑技术管理，2017（6）：76～78.