關于高層建筑梁式轉換層結構設計分析

邱龍斌

廈門中福元建筑設計研究院（361009）

關于高層建筑梁式轉換層結構設計分析

邱龍斌

廈門中福元建筑設計研究院（361009）

梁式轉換層的設計直接關系到高層建筑的穩定性。高層建筑單位必須明確梁式轉換層的結構設計，才可滿足高層建筑的需求，避免產生不利點。因此，這里通過對梁式轉換層的結構設計進行研究，分析其在高層建筑中的應用。

高層建筑；梁式轉換層；結構設計

高層建筑是我國建筑事業的發展趨勢，緩解了我國用地緊張的現狀，越來越多的高層建筑投入到建設和使用中，人們更加關注高層建筑的結構設計與應用質量。梁式轉換層結構促使建筑工程合理應用高層建筑的空間結構，體現高層建筑靈活的設計方式，而且有利于均衡受力，推進高層建筑安全、穩定的發展，滿足人們的生活需求。

1 高層建筑梁式轉換層的設計原則

梁式轉換層結構設計需遵循一定的設計原則，才可發揮基礎能力[1]。主要的設計原則為:

1）盡量降低豎直構件的使用數量，避免豎直構件影響轉換效果。豎直構件是剛度突變的主要來源，需嚴格控制豎直構件的使用數量。

2）梁式轉換層的結構設計,需嚴格按照比例分配,保障內部力度傳輸的平衡性，發揮轉換層力度均衡的優勢，有效承擔高層建筑的內力。

3）高層建筑梁式轉換層的結構設計，需通過縝密的計算，以公式計算為基礎，結合高層建筑的實際受力，保障結構設計的受力準確。

4）控制梁式轉換層結構設計的強度分配。強度可以提高轉換層的適應力，但是應該結合高層建筑的基礎受力，不能隨意分配強度。控制梁式轉換層結構設計的強度可以保障梁式轉換層的性能,優化轉換層在高層建筑中的應用。高層建筑梁式轉換結構在設計原則的要求下,才可發揮高效的作用，提高高層建筑空間轉換的設計能力，提升建筑水平。

2 高層建筑梁式轉換層的設計分析

近幾年,我國對高層建筑的發展提出新的要求，促使高層建筑朝向多空間、靈活性的方向發展。為達到設計標準,高層建筑充分應用轉換層結構，連接每個樓層空間。實際轉換層的類型比較多，其中梁式轉換層屬于常用結構,能夠滿足高層建筑對空間、連接設計的需求。

2.1 框支柱的設計分析

框支柱設計應用在地震組合情況下，建筑單位根據高層建筑所承受的地震級別得出梁式轉換層框支柱的級配，一級與二級軸力值為框支柱參數的基礎標準，在此基礎上調整系數，放大受力，一級軸力值的擴大系數為1.50，二級軸力值為1.25，以此來確定梁式轉換層框支柱的數量[2]。框支柱決定框支層的類型、層數，例如高層建筑所使用的框支柱在10根以上，此時框支層的數量取一層或兩層，所有框支柱的受力總和，應控制在基地受力的20%以內，由此發揮梁式轉換層的穩定價值。不同框支柱對應的框支層、受力、剪力均有不同，建筑單位需要根據框支柱的設計分析，得出梁式轉換層的各項參數標準。

2.2 框支梁的設計分析

梁式轉換層的框支梁設計具有一定難度，主要是參數和受力分析比較復雜，影響框支梁的設計效率。框支梁截面的設計關系到梁體的穩定性，尺寸由剪壓比得出。分析框支梁的設計參數高度需考慮框支梁的跨度，一般取1/6為標準數值；寬度由高層建筑的墻體決定,需大于兩倍的墻體厚度，最主要的是不能小于400 mm。框支梁承受高層建筑的多方力度，無法準確辨別受力來源，一方面承載來自高層建筑雙層結構的載荷力，另一方面傳輸框支梁的內部受力。建筑單位通過框支梁的設計優勢，穩定高層建筑的剪力墻,提高剪力墻的抗震能力。雖然框支梁屬于梁式轉換層內的復雜構件，但是其安全性能比較高,建筑單位必須嚴格規劃框支梁的設計，達到級配要求，符合框支梁的設計標準，確?？蛑Я耗軌虬l揮極大的級配受力。

2.3 轉換層樓板的設計分析

梁式轉換層結構與高層建筑的剪力墻設計存在密切的關系，而剪力墻同樣可以作為梁式轉換層的框支墻，確保轉換層結構處于受力均衡的狀態[3]。例如，某高層建筑在設計梁式轉換層結構時，需全面分析轉換層的受力情況，因為下部樓層存在受力差異，促使過多的水平力集中在剪力墻上，導致轉換層的受力面臨突變威脅；相反，上部樓層水平力分配較合理，平均分布于剪力墻，所以該建筑重點設計轉換結構的樓板，利用轉換層樓板，實現力度均分。該建筑利用剛度較高的樓板，構成轉換層的結構部分。剛度可以提高該建筑所能承受的力度，穩定建筑的轉換層結構，支持該建筑的整體穩定。

3 高層建筑梁式轉換層的設計要點

分析高層建筑梁式轉換層的結構設計，規劃設計要點,提升轉換層結構的設計水平,達到強度級配。

3.1 豎向布置設計

高層建筑側向方面的受力處于不均衡狀態，下方受力要遠大于上方，容易引發剛度突變，但是高層建筑內的梁式轉換層不符合此類型的受力規律，所以梁式轉換層的豎向布置有以下幾種方式:

1）適當減少梁式轉換層的豎向受力，將上方剪力墻作為研究對象，控制豎向受力。例如，某工程保持原有剪力墻的數量,削減每個剪力墻的厚度，減輕豎直方向的承載力,降低梁式轉換層的豎向承載力。

2）提升梁式轉換層的穩定程度,采用高級配的混凝土材料,保障結構穩定。C40屬于比較穩定的混凝土,利用C40達到級配要求。

3）控制核心筒厚度，核心筒位于剪力墻內。核心筒的厚度在400 mm以上，可以有效穩定轉換層的結構。

3.2 平面布局設計

梁式轉換層的平面布局設計比較簡單。高層建筑一般采用對稱的設計方式,控制對稱兩側的誤差，可降低受力偏心率，穩定轉換層的重心。平面布局設計需要圍繞梁式轉換層的周邊進行，以此增強轉換層的強度，保障高層建筑在扭轉的過程中能夠保持高度穩定的性能。梁式轉換層的結構設計，可促使高層建筑在水平方向發生位移,控制位移距離，達到扭轉標準、提高高層建筑的扭轉能力。因此，梁式轉換層的平面布局設計需要滿足高層建筑的實際需要，必須利用可靠的控制途徑，嚴格管控平面布局的每一項數據，避免結構設計出現誤差，影響高層建筑的穩定性。

3.3 地震等級設計

在高層建筑施工設計中，轉換層處于承上啟下的部分。轉換層以下是框架式的剪力墻，以上全部為剪力墻，復雜程度較高，所以高層建筑梁式轉換層面臨的地震等級的設計問題。梁式轉換層的基本設計需對應規范的地震級配，必須保障地震等級符合梁式轉換層的需求，保持一致的力度分配。普通的梁式轉換層按照對應的地震等級設計，針對比較特殊的轉換層，需要明確地震等級，例如高位轉換層應主動提高地震等級，因為高位轉換層處于高層建筑結構的加強區，屬于關鍵的結構部分，承擔全部地震受力，所以必須根據實際情況適當提高等級級別。

4 結語

梁式轉換層在高層建筑施工中發揮著主要作用，可提高建筑工程的建設指標,保障高層建筑的穩定性。梁式轉換層在所有轉換層結構中，屬于效益明顯的一類。建筑單位對其進行優化設計，充分利用梁式轉換層,確保高層建筑具備穩定的應用結構。建筑單位在梁式轉換層結構設計方面，需要嚴格遵循相關的設計規范，避免出現設計問題，優化高層建筑的結構設計。

[1]馬亮.淺談梁式轉換層的結構設計[J].山西建筑,2011(09): 89～91.

[2]黃志勇.論某高層建筑梁式轉換層結構設計[J].廣東科技, 2012(06):90～92.

[3]曾秋寧.淺談高層建筑梁式轉換層結構的設計[J].廣西城鎮建設,2012(07):112.