淮安市恒茂工程项目管理有限公司 江苏淮安 223001
摘要：高层建筑在当前持续建设完善的城市中发挥着重要的作用，既提供了大量的室内空间，同时也成为城市景观的一部分。越来越多的建筑被赋予了更为丰富的功能，为了完善建筑结构系统，保障上下结构的安全对接，同时灵活设置建筑内部空间，都会增设转换层。在转换层系统中，梁式转换层被应用的相对比较多。现根据对梁式转换层的认识，分析结构设计中的重点事项。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计
引言
转换层的设计应用是为了提高空间利用率，为建筑物提供较大的出入口，在高层建筑物中设计较大空间，满足人们多元化需求。转换层的设计基于两个空间具有异同性功能需求。目前，大多数高层建筑结构，低层（1～3层）为商用，高层（4层以上）为住宅。其中，商用需要较大空间，与住宅设计相区别，使用转换层可满足这种设计需求。
1梁式转换层概述
1.1转换层的类型和特点
转换层可以根据建筑的功能分为以下几种结构：第一种，梁式转换层，该结构主要被用在底部大空间的框架剪力墙结构中，能够将上部剪力墙转换为下部框架结构，从而形成不落地的剪力墙。在需要横纵向同时转换时应采用双向梁布置，该结构的设计施工相对简单且传力结构明确，在实际建筑结构设计中得到了广泛的应用。第二种，箱式转换层，该结构主要被应用在转换梁截面较大的情况中，在转换梁的梁顶和梁底部同时设置一层楼板形成一个箱形梁，该结构可以全层转换布置，具有约束性强、刚度大、整体效果好、上下部结构均匀的优势，但是该结构需要开大量的设备洞，施工相对复杂且总体成本较大。第三种，厚板式转换层，该结构主要被应用在上下柱网错位较多且无法用梁体直接承托的情况下，板式转换层的厚度可以结合柱网的实际尺寸和上下部结构的荷载情况来确定，该结构具有下部柱网布置较为灵活、厚板刚度较大、整体性好、施工简便的优势，但由于厚板自身有较大的重力，地震作用大容易在地震时产生自我破坏，且对材料的用量较大，整体成本较多。
1.2梁式转换层结构的工作原理
以结构布置来划分，可将转换层转换情况分为以下几种：第一，不改变上下层的柱网与轴线，只在轴柱结构进行转换。第二，改变上下部结构，包括上部剪力墙结构和下部框架结构，转换层的作用是将上部结构转换为下部框架结构，形成一个不落地的剪力墙。第三，对结构的轴线和结构的形式同时转换，能够最大限度避开柱网线与上部轴线。梁式转换层在转换时的工作机制，是在转换层上一层地板位置设置交错转换大梁用来承托上部竖向上的传力构件，为了满足最大的荷载采用钢筋混凝土转换大梁，由于梁式转换层结构简单，所以布置时可采取横向或纵向方式布置。具有施工简单、成本较低的优点，但是其抗震性能较差，且现场施工所需设备和管道众多，在设计施工中要充分考虑上述所有因素才能达到提高转换层结构质量的效果。
2设计梁式转换层的重点事项
2.1缩减竖向构件与对称布置剪力墙、转换柱
为高层建筑设计梁式转换层时，需重视竖向构件的使用，重点控制其数量，如果使用过多的竖向构件来建设结构，就必须对过多的竖向构件实施转换，转换层也会因此而形成刚度突变的现象，影响到结构抗震效果。布置剪力墙与转换柱时，需坚持对称设置的施工原则，转换柱被设置到转换梁上方，具体应处于跨中部位，如果转换梁形成变形的问题，转换柱并不会受到过多影响；如果不采取这种设置方式，转换柱就会被变形梁直接带动，加大变形幅度，同时转换柱还会受到弯曲应力与剪切应力的冲击。
2.2对下部结构进行强化
在梁式转换层结构系统中，下部分的整体空间需满足抗震、延性、强度以及刚度方面的要求，因此需对下部结构实施强化，使其形成更高的强度，对待上部空间结构系统时，则需弱化其刚度，通过该方法，使主体结构的上下部分刚度特征与变形情况基本保持一致。可给下部结构运用截面尺寸比较大的竖向构件，也可将混凝土材料的强度提升，或者增设剪力墙。如果通过剪力墙对结构的抗侧刚度进行提升，需均匀分布整个结构的刚度，同时使结构刚度中心与质量中心基本保持重合，预防偏心问题；一旦形成偏心的情况，建筑主体结构将形成整体扭转的问题。除了保障下部结构的刚度之外，还必须保障转换本身的刚度，以此来提升建筑具有的抗震能力。设计梁式转换层结构时，就需要考虑到强度方面的问题。在常规的结构设计条件下，转换梁构件截面高度不可低于结构跨度的1/8，借此合理分布结构内力，转换梁与剪力墙柱均能够形成极佳的受力性能。针对转换层，可加厚其楼板，同时强化混凝土强度，进而达到优化转换层，强化其结构刚度的目标。
2.3楼板设计
转换层有效分割框支剪力墙，将其分为2个区间，具有不同的受力表现。处于上层的住宅区，其实际承载力来自外部，通过各片剪力墙的刚度均匀划分。处于下层的商业区，框支柱的实际刚度和落地剪力墙的刚度性能存在一定异同性，在此背景下，水平方向的剪力应传递至剪力墙位置。转换层楼板的作用在于将2个区域实际承受的剪力进行科学调整与重新划分。楼板在转移受力时自身承受较大压力，若发生较为严重的变形事件，势必影响其功能的发挥。为此，应保障楼板具有较强对抗性的刚度，以符合工程的承载需求。制作转换层楼板选用的材料应格外注意，制作材料直接关乎其刚度属性，故而选择C35混凝土，制作厚度为200mm，配筋率约0.3%。在实际设计中，应适当增强楼板刚度，以保障其高效率完成受剪力划分任务。
2.4框支梁设计
剪压比决定了框支梁的截面尺寸，其宽度不能小于上部墙厚的2倍，但是不能太小，高度则不能小于计算跨度的1/6。由于建筑工程梁式转换层结构中的框支梁受力情况十分复杂，不仅需要承受上部荷载，还需要有足够的能力提升剪力墙的抗震性能，所以，在设计中应根据对框支梁的要求将其纵筋配筋率设置大于0.4%，且需配置足够数量的腰筋来使梁中也可以承受荷载，腰筋设置时要求沿梁高距离不能大于200mm，且能够可靠地锚入到支座中。由于框支梁的受剪能力较强，所以在纵筋充足的情况下必须增强箍筋并做好加密设置。
2.5转换层楼板设计
转换层将上部分成剪力墙结构，将下部分成框架结构，在上部结构中根据剪力墙的等效刚度比例来分配外荷载产生的水平力，而下部结构中由于框支柱和落地剪力墙之间存在较大的刚度差异，水平剪力主要作用在落地剪力墙中。作为承担上下部结构荷载分配的重要构件，转换层的楼板设计非常关键，其自身平面内受力较大且变形较大，因此必须提高转换层楼板的刚度，采用高等级高质量的混凝土材料，且控制厚度不能低于200mm，提高配筋率至少在0.3%左右。为使转换楼板更好地发挥分配上下两个结构应力的作用，可适当增强该层以上两层和以下两层楼板的厚度。
结语
高层建筑转换层结构是建筑物中关键的一环，因此其结构设计要从工程实际、建筑空间分布、建筑结构受力、承载力分布等多个方面进行考虑，选择合适的结构形式，从而提高转换层的抗剪切力和承载能力，提高整体结构的安全性。同时在结构设计时，要强化关键施工要点的设计，严格遵守施工流程，切实提高工程质量。
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