浅谈有梁式转换层的高层建筑结构设计与探讨研究

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　　摘 要 在我国的有转换层的高层建筑结构设计中，梁式转换层（又称框支层）的使用更为广泛，需要相关人员重点关注。基于此，本文从功能与应用两方面简述了高层建筑有梁式转换层的设计，分析了高层建筑有梁式转换层的应用优势，并以转换层上部结构的设计、转换梁截面设计、转换梁构造设计、模板支撑设计为切入点，阐述了有梁式转换层的高层建筑结构设计。
　　关键词 高层建筑;梁式转换层;结构设计
　　引言
　　现阶段，人们对高层建筑有了更多的需求，上、下层平面的使用功能存在差异较为普遍。在这样的情况下，高层建筑结构设计中需要对上、下层平面使用不同的结构类型，并引入结构转换层完成衔接。其中，梁式转换层作为现阶段较为常用的一种转换层结构，其在设计中存在较大的难度。为了更好地保障梁式转换层以及高层建筑的结构稳定性、安全性等，相关人员必须要对梁式转换层设计进行重点的把握，确保有梁式转换层的高层建筑结构设计的合理性。
　　1 高层建筑有梁式转换层的设计概述
　　1.1 有梁式转换层结构的功能分析
　　现阶段，我国高层建筑中应用的梁式转换层能够使得建筑的上、下层荷载始终位置在平衡的状态下，实现了对由于建筑结构变形而导致的受力不均匀问题发生，更好的保障了高层建筑整体结构的稳定性。同时，在实际的高层建筑设计中，通过在梁式转换层中融合一些管道、线路等，能够更好地保障整个建筑工程的功能性，为业主提供水电、暖气等保障。就当前我国高层建筑的转换层设计来说，普遍使用了上部剪力墙与下部框架式的结构，此时，相关人员必须要完成转换构建，实现对高层建筑结构中内力的重新分配，优化与调整了高层建筑中的内部应力，避免了其发生变形。
　　1.2 有梁式转换层结构设计的应用分析
　　（1）钢骨混凝土转换结构的应用。近几年来，我国的高层建筑建设数量明显则更多，楼层数也不断提升。在这样的背景下，转换层结构势必会承担更多楼层的负荷。在一定程度下，若是提升转换构件的尺寸，则会使得高层建筑及其有效应用空间受到限制。为了避免这一问题的发生，在进行转换件的制作中，可以使用钢骨混凝土等新型材料[1]。此时，能够明显缩小转换梁的实际截面尺寸，并提升转换梁的承载力、刚度以及抗震性能等等。另外，对于钢骨混凝土来说，其在高层建筑中能够将材质的优势进行最大程度的发挥，所以可以促进施工周期的缩短，降低投入于支模、绑扎钢筋等环节中投入的人力与物力。
　　（2）预应力混凝土转换层的应用。在高层建筑中，通过应用预应力混凝土转换层，能够将梁式转换层结构的优势得到最大程度的发挥，能够在保证转换梁的承载力、刚度等功效的同时，降低横截面积尺寸、自重、实际应用的钢材量等等，并实现跨度的增加。在高层建筑预应力混凝土转换层的实际使用中，由于其施工复杂程度相对较高，所以预应力材料的成本也相对较大。但是，在预应力技术不断更新、发展与应用的背景下，预应力材料与相应的建设成本能够随之降低。就当前的情况来看，预应力转换梁也是我国高层建筑中梁式转换层结构的主要使用形式。
　　2 高层建筑有梁式转换层的应用优势分析
　　对于高层建筑来说，在实际的设计以及施工过程中，转换层的应用极为常见，使得建筑结构造型有了更加多样的变化。现阶段，在我国的有转换层的高层建筑结构设计中，相比于箱型转换层与板式转换层来说，梁式转换层的使用更为广泛。这主要是由于梁式转换层有着更高的应用优势，具体包括结构设计相对简单、尺寸更大、有效降低实际施工难度等，使得高程建筑的整体建设工期得到了进一步的优化，控制了实际的施工周期与成本。
　　除此之外，在高层建筑的结构设计来说，通过引入梁式转换层，能够保障工程造价核算更为简单、建筑结构更为稳定、整体经济效益相对较高。可以说，高层建筑有梁式转换层有着更高的应用优势，需要相关人员重点关注与应用。
　　3 有梁式转换层的高层建筑结构设计探究
　　3.1 转换层上部框架的设计
　　在这一环节中，相关人员要严格遵循“强柱弱梁”的原则[2]。经过大量的实践表明，与转换梁相連接的柱为设计与建设中的薄弱环节，因此，相关人员要结合转换梁上层框架的梁柱实际受力条件，完成设计与施工模拟计算。与此同时，相关人员还要科学配置柱纵向钢筋的配筋率，具体要满足以下条件：当高层建筑与梁式转换层的抗震定级为I级时，要将配筋率控制在不小于1%;当高层建筑与梁式转换层的抗震定级为II级时，要将配筋率控制在不小于0.8%;当高层建筑与梁式转换层的抗震定级为III级时，要将配筋率控制在不小于0.7%;当高层建筑与梁式转换层的抗震定级为Ⅳ级，或是不进行抗震设计时，要将配筋率控制在不小于0.6%。另外，钢筋之间的距离要控制与80～200mm。
　　3.2 转换梁截面设计
　　对于高层建筑中的梁式转换层来说，其转换梁（高层中又称框支梁）形式可以划分为两种，即托墙形式、托柱形式。其中，在托柱形式设计中，若是转换梁主要承担着上部墙体的荷载，且满跨不开洞，则可以判定转换梁与上部墙体存在着共同工作的关系。此时，由于其受力特征与破坏形态为深梁，所以可以应用深梁截面设计与应力截面设计完成实际转换梁截面设计。对于托墙形式设计来说，若是转换梁主要承担着上部普通框架的负荷，则可以判定，在一般截面尺寸范围内，转换梁的受力与普通梁的受力保持一致水平。因此，可以使用普通梁截面完成转换梁截面的计算。
　　3.3 转换梁构造设计
　　在这一环节中，设计人员可以通过剪压比的计算，完成截面尺寸的确定，且梁的高度不宜小于跨度的1/8，通过剪压比的计算可最大程度的保障含箍率的要求，预防转换梁出现脆性破坏。此时，要尽可能避免展开开洞操作。若是必须要进行开洞，则相关人员必须要将洞口设置于支座柱边的距离小于梁截面高度，且应设于梁的中、轴位置，并对上、下弦杆进行纵向钢筋加强及抗剪箍筋的加密等操作，尽可能提升其抗剪能力[3]。笔者认为，为了更好地保障转换梁构造设计的质量，相关人员要使用C30以上的混凝土完成施工。在进行非抗震设计的过程中，要将上、下主筋的配筋率维持在不低于0.3%的范围内。需要注意的是，要避免在梁的上托柱、上部剪力墙开洞处、受力相对较大的区域展开接头操作。另外，在同一截面范围内，要控制钢筋接头面积占主筋截面总面积的50%以下。
　　3.4 模板支撑设计
　　在这一过程中，相关人员需要使用专业的计算软件，完成工程安全系数的计算，掌握高层建筑的最佳安全系数。在安全系数的支持下，要完成层间距、横跨钢管支撑面、跨度长度等多种工程参数的确定，为后续的工程展开提供数据支持。为了降低建设成本，相关人员还要对模板安装、模板拆卸工序的便捷程度进行考量。为了最大限度地发挥出底模板的支撑功效，可以使用48×3.5毫米的钢管脚手架完成高稳固程度的支持体系的建设。并结合实际情况与需求，完成立杆间距、步高等的确定，为梁式转换层的施工提供更好的条件。另外，在模板支撑设计关节中，相关人员还要引入保温技术与保湿技术的使用，确保模板散热速度正常的条件下其他零部件不受到负面影响。
　　另外，在下料绑扎环节中，相关人员要重点横、竖向钢筋的位置进行重点的关注，深入分析相关数据，最大程度的确保钢筋层数的合理程度，保障钢筋连接质量。要结合受拉钢筋的实际锚固要求，确保锚固于两端的柱子处。
　　4 结束语
　　综上所述，相关人员必须要对梁式转换层设计进行重点的把握，确保有梁式转换层的高层建筑结构设计的合理性。通过转换层上部框架的设计、转换梁截面设计、转换梁构造设计、模板支撑设计等，完成了有梁式转换层的高层建筑结构设计，保障了高层建筑结构的整体质量，提升了梁式转换层的稳定性。
　　参考文献
　　[1] 刘畅.有梁式转换层的高层建筑结构设计研究[J].工程技术研究，2019，4（03）：178-179.
　　[2] 凌红军，谢望杰，吴琰.高层建筑梁式转换层结构设计原理与应用探析[J].居舍，2018，（29）：82.
　　[3] 谢兴华.有梁式转换层的高层建筑结构设计研究[J].建材与装饰，2018，（28）：74-75.
　　作者简介
　　刘俊（1978-），男，贵州石阡人;学历：本科，中级职称，研究方向：建筑结构设计。
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