有梁式转换层的高层建筑结构设计分析

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摘?要：随着经济和科技的不断发展，近年来，高层建筑也层出不穷，迅速发展，高层建筑在体型复杂、内部空间多变及功能多样等方面有了更多的要求，因此，就需要转换高层建筑的层结构，本文主要分析了梁式转换层结构，并介绍了高层建筑结构转换层的发展趋势。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计

1?发展趋势

带转换层结构的高层建筑的发展趋势主要体现有：

（1）预应力混凝土转换层。由于预应力技术有能减小截面尺寸、控制裂缝和挠度及减轻支撑负担等优点，因此，此结构适合于建造承垂荷载的大跨度转换层，能节省钢材和混凝土。

（2）钢骨混凝土转换层。钢骨混凝土梁和钢筋混凝土梁相比，具有刚度好、承载力高，可塑性、耐久性和抗震性能高等特点，因此可以减少支模，准确定位看，提高施工的速度，但它主要在国外被使用，国内工程中使用的并不多。

（3）新型转换结构的应用。它是由多个混合空腹析架、单层析架空腹析架等叠合组成的。

2?转换层结构及设计

2.1?结构

目前被用于工程中的转换层主要结构形式有：梁式、箱形、厚板及巨型框架等。我国的高层建筑数量越来越多，其中数百栋建筑都带有层转换，大约百分之七十五的的都是梁式转换层，约百分之十二的是板式转换层。

由于梁式转换层设计和施工较为简单，受力明确，转换梁可纵向、进行布置，也可同时进行布置，一般在底部大空间剪力墙结构体系中被运用。

2.2?设计

（1）转换层的结构布置。通过研究表明，底部转换层位置高度将决定转换层上下刚度的突变程度，此外，转换层位置越高，简体容易出现受弯裂缝，增大框支柱的内力，其上部附近的墙体容易遭受破坏。因此，转换层的位置越高越不利于抗震。如果底部带转换层结构，就必须设置安全可靠的转换构件。结合工程研究结果和经验，可转换斜撑、大粱、箱形结构等。

（2）转换层的竖向布置。在进行结构转换的时候，应根据建筑结构的需要灵活进行布置，但必须能保证转换层具有足够的刚度，以免造成过度悬殊。如果是大底盘多塔楼的商住建筑，其转换层最好设置在裙房的屋面层，加大梁板的厚度和尺寸， 避免中间出现刚度小的楼层，提高抗震能力，对框支剪力墙高层建筑结构，7级区曾转换的位置最好不要超过5层，8级区最好不要要超过 3层，如果转换层位置超过时，应研究制定合理有效的措施。

（3）转换层的抗震设计。在带转换层结构的高层建筑中，因为设置了不同的层转换，建筑物高度方向的刚度就不均匀了，竖向承载力不连续，传力路线曲折，因此，建筑当中有层转换结构的部分抗震能力就较差。为了保证建筑的安全，应增大转换构件水平地震作用的计算内力，在8级抗震设计时，还要考虑到竖向地震作用的影响。

3?梁式转换层结构的设计及要求

次粱及其剪刀墙由框支主梁承托转换，由于其传力途径通过多次转换，受力也较为复杂。框支主梁需要承受其上部剪力墙和梁传给的剪力，因此容易易受剪的破坏。在有可能发生地震的地区，建筑物必须具有抗震设防，为了进一步为了进一步提高受力性能及其抗震能力，在进行平面结构设计时，应使落地剪力墙与剪力墙和框支墙共同协作受力。

3.1?框支柱的设计与构造要求

一般情况下，由轴压比来进行计算确定框支柱的截面尺寸。在抗震设计时，应该用最大的系数乘以框支柱的柱顶弯矩，并将其放大后进行配筋。对剪力也要作相应的调整，当框支柱少于十根时，而且在一直二层，每层支柱所受剪力至少要取基底剪力的百分之二；如果在三层或三层以上时，至少要取基底剪力的百分之三；如果框支柱多于十根时，框支层在一至二层时，每层每根柱承受的剪力和应该是基底层剪力的百分之二十；如果是三层及三层以上时，其应该取基底层剪力的百分之三十，在对框支柱剪力做相应的调整之后，应相应的对框支柱的弯矩等进行调整，但其支柱轴力可以不做调整。当抗震等级为一级时，其纵向钢筋配筋率应大于百分之一点二，二级时应大于百分之一点零，三级时应大于百分之零点九，四级是应大于百分之零点八。在抗震设计时，纵向钢筋间距应该在八十到二百毫米之间，全部纵向钢筋配筋率应小于百分之四。

3.2?转换梁的设计及要求

通过剪压比的计算可以确定转换梁的截面尺寸，转换梁最好不要开洞，如果需要开洞，洞口最好定在梁中和轴附近。为了提高其抗剪能力，必须对洞口的上、下弦杆采取一定的加强措施。转换梁的混凝土强度等级应大于或者等于C3O。在非抗震设计时，转换梁上，下主筋的最小配筋率应为百分之零点三，而且最好不存在接头，转换梁上部应该有超过百分之五十的主筋沿梁全长贯通，下部主筋要伸入柱内。

3.3?截面设计方法

目前国内在结构设计工作中，通常采用的梁截面转换方法是应力截面设计方法。该方法通过对装换梁进行分析，得到的结果是应力和分布规律，为了能直接运用分析结果，假设不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担，受压的混凝土强度达到预期设计值。

3.4?托墙形式转换梁截面设计

当转换梁承托上部墙体不开洞时，转换梁将和上部墙体共同工作，深梁将表现出受力特征，这时，应该采用应力截面设计法或深梁截面设计方法，通过计算，确定出其适当的分配位置。此时转换梁跨中的内力较大，底部纵向钢筋最好不要弯起或者是截断，要全部伸进支座。当转换梁所承托的上部墙体是小墙肢时，转换梁上可按照普通截面设计的方法进行计算，纵向钢筋可集中布置子转换梁的底部。

3.5?设计方法的选择

托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托普通框架式，可以按普通的梁截面设计方法进行配筋计算；当其为斜杆框架式，应该按偏心受拉构件进行截面设计。

4?结束语

本文通过对高层建筑结构的分析，梁式结构的高层建筑越来越多的被需要，通过合理的设计，可以提高具有转换层的高层建筑的安全性及合理性。

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