建筑工程梁式轉換層結構設計實踐分析

蘇暢 張志偉

摘要：隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑結構也獲得了巨大的進步，其中梁式轉換層結構更是得到了廣泛的應用。本文就簡要分析了梁式轉換層的設計原則與梁式轉換層的結構設計等。

關鍵詞：建筑工程；梁式轉換層；結構設計；實踐分析

引言

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，我們的建筑越來越高，功能越來越復雜，相應的，對結構的設計要求也越來越高。正是在這種大環(huán)境中，梁式轉換層被創(chuàng)造了出來，并對高層建筑的設計做出了巨大的貢獻。

一、梁式轉換層結構設計

轉換層顧名思義就是某樓層的上下兩部分，由于平面上使用功能變化，相應的結構也隨之發(fā)生變化，而在兩種結構發(fā)生轉換的位置，我們稱為轉換層。而本文所介紹的梁式轉換層就是諸多結構形式中應用最廣泛的一種。而梁式轉換層簡單地說就是由框支柱和框支梁組成的轉換層。

在上世紀七十年代，梁式轉換結構就已經出現在了我國，并被應用到實際的結構設計中。但是，當時梁式轉換結構并沒有被應用在轉換層上，而是被用在解決建筑結構下層大開間的問題上。等到八十年代的時候，梁式轉換結構越來越受重視，并獲得了不斷完善和系統化的機會。等到九十年代的時候，梁式轉換結構在大連的某棟建筑中以梁式轉換層結構的形式首次出現，為我國的建筑開辟了新的發(fā)展方向。

二、梁式轉換層的設計原則

（一）減少高層建筑的豎向構件

在高層建筑中，使用梁式轉換層結構設計，首先應該考慮的就是要盡可能的減少整個建筑中的豎向構件。因為在建筑內部，如果它的豎向結構構件過多，那么在進行平面功能變化時，可以變化的功能結構的數量就會很少。這樣就會對梁式轉換結構造成影響，使梁式轉換層結構不夠穩(wěn)定，進而影響整個建筑結構的穩(wěn)定性，甚至產生建筑安全隱患。

（二）要對稱布置轉換柱和剪力墻

在在進行建筑結構的設計時，結構設計師一定要按照國家規(guī)范嚴格進行布置，尤其是在布置轉換柱和剪力墻的時候，結構設計師更應該注意，一定要保證轉換柱和剪力墻兩者之間的對稱性。轉換柱最好是能夠放置在轉換梁的中間，這樣能夠防止轉換梁在發(fā)生嚴重形變時，對轉換柱產生影響，避免轉換柱隨轉換梁的形變而發(fā)生形變。

（三）確保梁式轉換層的結構剛度

在進行梁式轉換層結構設計時，一定要確保梁式轉換層的結構剛度。因為，梁式轉換層如果不能達到國家要求的硬性指標，就會嚴重影響到建筑本身的抗震性能，所以結構設計師一定要重視梁式轉換層的結構剛度問題。在進行梁式轉換層的結構設計時，應該嚴格按照國家規(guī)范要求，轉換梁的高度必須超過其自身跨度的百分之十二，而且在實際的施工當中，混凝土必須采用性能好，等級高的，只有這樣才能夠保證混凝土的梁式轉換層結構具有較好的結構剛性，發(fā)揮梁式轉換層結構的真正作用，進而保證結構的安全性和穩(wěn)定性，建筑持久穩(wěn)固。

當然，在實際的建筑施工項目中，結構設計師也應該考慮到實際的施工環(huán)境和施工狀況，對剪力墻和轉換柱、轉換梁的實際受力情況進行科學、準確的計算，進而得出準確的數據，進行合理的結構設計。

（四）轉換層結構位置不能過高

在進行結構設計時，轉換層的位置不能設計在過高的地方，應該保證轉換層位置的合理性。如果轉換層位置超出一定范圍，超過國家標準要求，就會使梁式轉換層的結構度降低，轉換柱、轉換梁的受力情況發(fā)生巨大變化，受外力影響大大增加，不可控因素也會增加，使結構出現巨大的隱患。轉換層結構位置過高可能會使轉換梁、轉換柱的受力大大增加，甚至造成轉換梁、轉換柱的形變和超筋的狀況出現，進而會影響建筑結構的穩(wěn)定性，降低建筑的抗震性能。如果因為建筑功能的要求，轉換層的位置超過了國家標準所規(guī)定的范圍，那么結構設計師就必須要想方設法增加轉換層結構的剛度 ，增強轉換梁和轉換柱的強度，并控制好落地剪力墻之間的間距，保證結構的穩(wěn)定性。

（五）強化梁式轉換層下部的結構剛度

為了保證建筑整體的結構剛度，確保結構的穩(wěn)定性，結構設計師一定要強化梁式轉換層下部的結構剛度。而強化梁式轉換層下部結構剛度的方法就是要適當削弱結構整體的剛度效果，進而保證梁式轉換層上部和下部之間結構相近、變形相似的特點。

為了實現梁式轉換層下部結構剛度的強化，一方面就是要使用剪力墻來提升抗側剛度，從而阻止轉換層上、下兩部分之間的中心發(fā)生偏移，保證結構整體各部分之間的結構剛度均勻布置，使結構的質量中心和剛度中心重合。另一方面就是要增強筒體截面的控制。在筒體截面剛度設計時，一定要確保筒體結構下部的剛度要有所提升，并且結構符合建筑抗震荷載的相關國家要求，確保結構的安全性，保證結構抗震的整體效果，確保梁式轉換層質量的安全性。

三、梁式轉換層的結構設計

（一）梁式轉換層的結構形式

梁式轉換層結構還可以被稱為梁式框支剪力墻結構，因為梁式轉換層結構實際上是由框支柱和框支梁組成的。所以，它的實際結構體系就是，利用下部的轉換梁，將上部的剪力墻結構置于框支梁之上，再由框支柱來支撐框支梁結構，這樣就形成了梁式轉換層結構支撐體系。梁式轉換層結構的受力情況是力經過剪力墻傳遞到轉換梁，再由轉換梁傳遞到轉換柱，由于這種力的傳遞方式直接、明確，便于計算和分析，所以在實際的工程中應用十分廣泛。

（二）受力機理和結構設計分析

由于梁式轉換層結構的受力情況是力經過剪力墻傳遞到轉換梁，再由轉換梁傳遞到轉換柱，所以，轉換梁所受到的力就是來自剪力墻的剛度，轉換梁自身的剛度以及支撐轉換梁剛度的轉換柱的剛度。所以，為了更加清晰的了解梁式轉換層的受力情況，結構研究人員就以轉換梁所承擔的建筑層數對轉換梁受力的影響情況為例，利用有限元程序進行了準確的分析和計算。通過對計算所得出結果的分析，結構研究人員得出：當轉換梁的跨度小于等于十二米時，轉換梁的標準承擔層數為三層，但是當承擔層數為四層或五層時，數據的分析也沒有超過百分之五十，在規(guī)范所允許的承擔范圍之內。所以，在承擔層數為三層、四層、五層時，梁式轉換層結構可以以三層的結構標準來進行計算和分析。

（三）梁式轉換層結構設計注意事項

首先，設計人員要全面了解結構的設計原則，控制好每一步的結構設計效果；其次就是要明確轉換層設計時的各項注意事項，降低安全隱患；然后就是要調節(jié)好轉換梁跨中的彎矩以及支座剪力和轉換層上部分之間的結構關系，減少因協調性造成的結構剛度下降的現象。

結語

隨著社會的不斷進步和建筑業(yè)的不斷發(fā)展，梁式轉換層結構的應用將會越來越廣泛，梁式轉換層結構體系也將會發(fā)展的越來越成熟。但是，設計師在進行梁式轉換層結構設計時，仍應該保持謹慎，考慮實際工程狀況，不斷創(chuàng)新，不斷發(fā)展，使梁式轉換層結構更上一個臺階。

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