关于高层建筑梁式转换层结构设计原理及应用

摘要：目前在高层建筑当中，梁式转换层结构已经成为一种保证建筑功能安全实现的较为广泛的设计方法。本文以梁式转换结构的设计原理和应用为论点，对梁式转换结构中较为重要的框支柱、框支梁和转换层楼板等关键部分的设计要点进行了分析，结合高层建筑实际讨论了梁式转换层结构在具体应用中的优点。为提高设计人员对梁式转换层结构的认识提供参考。

关键词：高层建筑；梁式转换层结构；框支柱；框支梁

随着我国城市建设的快速发展，土地资源显得愈发珍贵，为节省出更多的空间，目前高层建筑已经成为城市建筑的主流形式之一。这对于建筑结构的设计水平提出了更高的要求，为了满足人们在生活购物、停车、居住等方面的要求，很多高层建筑都采用了梁式转换层结构的设计模式，这种简单、安全的设计结构获得了社会的广泛认可，对于其设计原理和应用的了解，有助于帮助我们更好地了解自己所工作和生活的建筑。

一、高层建筑梁式转换层结构的设计原理分析

（一）结构形式分析

梁式转换层结构又被称为梁式框支剪力墙结构。这是一种采用下部转换大梁，而把建筑上部的剪力墙落在框支梁之上，然后利用框支柱进行支撑，从而形成上下有别的特殊支撑体系，进而达到转换建筑功能的目的。梁式转换层结构的主要力量传导途径为：剪力墙→转换梁→转换柱。这种传力设计形式具有导力直接、结构明确、计算方面、设计简单等方面的'优点。在施工上也是方便得多，减少了很多复杂结构的施工程序，所以在高层建筑的建设发展中，采用梁式转换层结构是比较普遍的了。但是，在梁式转换层结构中需要格外注意上下轴线的布置，一旦出现错位情况，那就需要增加转换梁的数量以此来保证建筑的稳定性，而这样就使建筑本身的空间受力布局变得更加复杂了，这会给施工造成很大的困难。所以，在开展梁式转换层结构设计之前，设计人员应当对建筑物的功能要求有详细的了解。

（二）框支柱的设计

（三）框支梁的设计

（四）转换层楼板的设计

高层建筑的梁式转换层结构和剪力墙是一种相互依托的关系，剪力墙可以作为转换层结构的框支墙，二者相互依托以确保整个建筑受力均匀。比如，一栋高层建筑采用的梁式转换层结构，在设计上需要全面考量建筑结构的受力情况，避免建筑下部层面存在受力差异，而使作用在剪力墙上的水平力过多，致使转换层的受力面发生突变；同样的，如果建筑上部的水平力分布不均匀，也会造成剪力墙受力过大。为此，高层建筑的梁式转换层结构必须注意楼板的设计，通过楼板分解受力面，把力量均匀地分布到建筑的各个结构部分上，同时注意必须采用刚度较高材质的楼板，这样能够增加建筑的受力能力，从而使建筑结构更加稳定。

二、高层建筑梁式转换层结构的设计原则

（一）减少竖向部件的应用

在高层建筑的梁式转换层结构设计中，应当尽可能地减少竖向部件的应用，因为如果竖向部件数量过多就会减少转换的结构数量，这样就导致整个设计结构的刚度突变，对于建筑的稳定性是很大的挑战。

（二）转换柱和剪力墙的对称设置

在梁式转换层结构中应注意转换柱和剪力墙的对称布置，框支梁相连的立柱尽量采用梁跨中形式，这样能够防止框支梁结构出现突变致使立柱的注脚发生较大的转角变形，进而引起立柱弯曲，引起立柱的超筋。

（三）控制好转换层结构的高度

如果出现转换层设计偏高的问题，那就会影响到周边框支剪力墙的内力和刚度，从而不利于建筑抗震性能的保持。所以设计中必须注意掌控好高位转换时转换层下部的框支结构刚度，综合考量轴向变形的剪切刚度和弯曲程度。这对于减少层间的内力突变是很重要的。

（四）转换层结构的计算

转换层在高层建筑的结构设计上是很重要的一环，在设计中必须注意计算的全面性，如在计算结构中具体受力变形状态的模型，应当对整个建筑三维空间的结构进行分析。此外，还应当注意根据具体情况调整计算模型。

三、高层建筑梁式转换层结构的应用

（一）高层建筑上的钢骨混凝土转换结构

随着我国建筑设计水平和施工技术的不断进步，以及市场发展的要求，高层建筑在城市发展迅速，楼层也是在不断加高中。这要求梁式转换层结构的部件需要承受更多的楼层压力。为了保证建筑的稳定性和功能实现，梁式转换层结构也在不断进行完善，钢骨混凝土转换结构就是一种采用新型材质的设计结构。这种结构的优点是能够减少施工中转换梁截面的尺寸，而且提高了转换梁的刚度与承载力，同时可以减少以往支模、绑扎钢筋所花费的时间。

（二）预应力混凝土转换层结构

预应力混凝土转换层结构在国内的高层建筑中应用范围非常广泛，它具有截面小、耗材少和自重比轻的优势，虽然在施工程序上要复杂一些，提高了预应力材料的成本，但是随着相关建筑技术的不断进步，相关的工程耗材量也会不断减少的。

结语

综上所述，高层建筑梁式转换层结构在设计之前需要做好充分的理论准备，仔细考量每一个结构细节，避免发生失误。设计人员应当总结好每次设计工作的经验教训，在实践中不断丰富设计理论，促进我国高层建筑的设计水平与工程质量的提升。