高层建筑梁式转换层结构设计分析

高层建筑梁式转换层结构设计分析

杨恒

武汉理工大设计研究有限公司 湖北武汉 430070

摘要：近几年，随着我国的经济建设的快速发展，我国的高层建筑越来越多，成为很多城市标志性建筑。在高层建筑中应用梁氏转换层设计有很好的应用价值，对高层建筑的质量和最后的稳固性起到了重要的作用。基于此本文首先对转换层的常见类型进行探索，再对高层建筑梁式转换层结构设计要点进行分析，其目的在于积累高层建筑梁式转换层结构设计经验，提升结构施工结果的稳固性，希望为相关人士进行参考。

关键词：高层建筑；梁氏转换层；结构设计

引言

随着我国建筑行业的迅速发展，涌现出很多新技术，并被推广应用于高层建筑施工中，在城市建设发展中发挥了重要作用。为了满足人们的住房需求，高层建筑项目不断增多，由于高层建筑的结构较为复杂，为了充分发挥梁式转换层技术的优势，亟须对高层建筑梁式转换层施工技术展开深入研究。

1转换层的常见类型

在城市当中进行高层建筑物的施工建设工作是为了通过增加建筑物的纵向高度来增加单位面积中的房屋数量，解决住房难的问题。当建筑上层结构与下层结构的设计方案不同时，应推广使用转换层技术。转换层的常见类型如下:(1)梁式结构转换层梁式结构转换层是现阶段常规高层建筑工程施工任务中应用范围相对较广的一种结构层，其特点就是造型结构简单，梁体的强度能得到显著提升，还能有效控制工程的建设成本，施工便利性也比较高。但是，这种转换层的自重较大，会增加地基的负荷，也容易影响高层建筑物的抗震等级。在施工时，还会对基础水电管线的布设工作造成一定的影响，缩小高层建筑空间的使用面积。所以，要遵循适应性、实用性原则，根据高层建筑物的实际建设要求考虑如何优化转换层施工方案。(2)桁式结构转换层与其他转换层的施工方法相比，采用桁式结构转换层可以保证与转换层相连的上层结构及下层结构的受力均匀，能提升高层建筑结构的刚度及使用质量，是延长高层建筑物使用寿命的一种转换层施工方案。在技术不断发展进步的当下，该转换层结构的灵活性特征相对较为突出，还具备良好的抗震能力，也不会影响管道工程的建设效果。但具体进行转换层施工作业时，有一定操作难度，对施工人员的专业能力有较高要求。此外，需要注意的是，若接头受力较大，易发生剪切破坏。(3)箱式结构转换层在进行高层建筑工程的施工建设工作时，也可以考虑将转换层设置成箱式结构，这种结构的施工优势是承载能力可以得到显著的提升，能够提高整体高层建筑物的刚度。但是，实际施工时需要投入较多的资金，要保证资金充足才能选用这种施工方法。与此同时，该施工方案的整体施工流程复杂烦琐，为提高施工便利性，合理缩短施工工期，施工人员通常会选择在一些楼层相对较低、高层建筑造型结构简单的高层建筑物施工任务中使用这种转换层。(4)板式结构转换层结合高层建筑工程的实际施工情况来看，目前有些高层高层建筑物上下柱网轴线不统一，上下层的平面布局方式、剪力墙设置位置存在较大差异。针对这些问题，为保证整体结构的稳固性，应考虑在高层建筑施工时使用板式结构转换层连接上下层高层建筑结构，应控制好板式结构的厚度，还要选择合适的施工材料，以发挥该转换层施工方案的应用优势。需要注意的是，该类转换层的重量和结构强度相对较大。如果当地突发地震问题，高层建筑物结构的竖向刚度可能会受到不良影响，要求施工团队遵循安全性原则，考虑人们对高层建筑物的使用需求，确定高层建筑物的抗震等级，并应及时从安全管理的角度对施工方案进行创新及优化研究。

2高层建筑梁式转换层结构设计要点

2.1结构抗震设计

基于以往应用经验可知，在梁式转换层设计中，其抗震性能直接影响到整体稳固性。在具体的设计活动中，会将混凝土作为主要设计材料，从而确保其性能可以达到预设的抗震要求。在具体设计中还需注意以下内容：１）在结构设计活动中，转换层结构的设计高度不能小于跨度的２０％，如果建筑工程具有较大空间的底部，那么此时所设置的结构层数应控制在六层以内，以达到预设的管理要求；２）在转换层设计中如果结构刚度可以满足性能要求，那么此时转换层高度也需要结合实际情况进行上移；３）在转换层设计中需要参考抗震等级要求，来确定转换层的具体位置。例如，在抗震等级达到９级时，则不能建筑中设置转换层。小于８级抗震等级的高层建筑，则会使用对称转换层来加固建筑工程，提高整个建筑结构的稳固性与安全性。

2.2竖向结构设计

部分部位由竖向模板与支架进行支承，需具备较大的空间与强度，承载力必须达到相关规定的要求；②在模板、支架布置过程中，需应用科学合理的搭建方式，避免发生倒塌。如果风荷载过大，可能造成模板、支架倒塌，对此，应对模板结构实施有效的加固处理措施，保证其稳固性；③在对模板位置进行校检时，需将控制线设置在墙柱边线之外大约200mm左右处；④加强模板平直度、强度等控制，并精准测算每个模板的轴线点；⑤在布置好梁模后，需采用拉中心线的方法实施检测，据此确定梁模的位置；布置好梁模后，对标高进行检测与优化调整，随后将木楔钉入垫板。而水平支撑需安装在顶撑与梁模之间，可起到加固的作用；⑥在拆除模板时，需及时清除多余的杂物，避免模板出现损坏的情况。

2.3转换梁截面设计

从目前的应用情况来看，在对转换梁截面展开设计时会使用普通梁截面设计法、设计偏心受拉构件截面法和设计应力截面法。（1）普通梁截面设计法，此方法在具体的设计活动中，需要对建筑中梁结构承载力展开科学化分析，以得到准确的数据分析结果；（2）设计偏心受拉构件截面法在应用中，会对结构偏心受拉构件截面方式展开科学化设计，但是在应用中的复杂程度相对较高，过程中的计算难度较高。在进行正截面和斜截面相互作用下，也会基于建立模型来完成截面受剪承载力合理化设计，在具体的设计活动中需要根据获取到的基本资料来细化内容，保证设计方案的可行性；（3）设计应力截面法，该设计方法在实际应用中，会通过基本有限元分析方法来提高设计结果的稳定性，这样在应用中也具备了良好应力，形成良好的结构支撑，具有计算过程便利性高的应用优势。为了提高设计结果的合理性，会使用多种方法来提高截面设计结果的合理性。同时基于这些方法可以完成受力分布规律模拟，确保各个结构压力值可以处于稳定状态，从而提高结构设计结果的合理性。

2.4转换层楼板设

计转换层楼板是重要的传力构件，为保证楼板能可靠传递面内相当大的剪力（弯矩），在转换层顶标高处的楼板厚度设置为200mm，双层双向配筋，每层每个方向贯通钢筋配筋率0.4%[5]。且转换梁所在的上、下层楼的楼板厚设置为不小于150mm，双层双向配筋，每层每个方向贯通钢筋配筋率0.2%。

结束语

从性能目标、设计方法、构造等方面对转换构件进行设计。通过提高转换层相关构件的抗震设防性能目标、抗震等级等来提高转换结构的安全性能；对连体结构，设计时按单塔模型与整体模型进行包络设计；从构造措施方面进行细部设计，保证构件传力的有效性、安全性等。

参考文献

［１］钱兴伟.高层建筑转换层结构设计与施工研究［Ｊ］．工程技术研究，２０２２，７（１２）：２６４－２６６.

［２］王利欣，赵芝云.有梁式转换层的高层建筑结构设计研究［Ｊ］．工程技术研究，２０２２，７（０９）：１８２－１８４.

［３］孟雷.高层建筑梁式转换层结构设计方法［Ｊ］．工程技术研究，２０２１，６（１９）：１７６－１７７.