梁式转换层结构设计要点论述

浅谈梁式转换层结构设计的要点

摘要：梁式转换层结构是一种利用下部的转换大梁，将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系，因其具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等优点，成为目前国内应用最广泛的转换层结构形式，其结构设计对建筑物有着重要的影响。

关键词：梁式转换层；结构设计；要点

1.梁式转换层的受力特点及结构形式

研究表明，作为梁式转换层的主要受力构件――转换大梁，其受力形式与受力大小受上部结构形式、转换梁上下层相对刚度、转换梁的位置等因素的影响。在这些因素影响下，带有转换层的结构在水平荷载下将表现出不同的受力性能。

根据分析，对一般结构转换大梁（跨度小于12m），上部墙体考虑三层与考虑4 层、5 层内力的设计控制内力差异不大于5%，故在分析计算时可只考虑计算3 层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。实际工程中转换梁的形式是各种各样的。从跨数上，可分为单跨、双跨及多跨；从转换梁功能上，可分为托墙和托柱；从转换梁形式上，可分为加腋不加腋；从转换梁结构采用材料上，又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土和钢骨混凝土、钢结构等。

2.梁式转换层结构的设计与构造

2.1转换梁的设计与构造要求

转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，若需要开洞，洞口宜位于梁中和轴附近：洞口上、下弦杆必须采取加强措施，箍筋要加密，以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内为较大时，可采用型钢构件来加强。转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸人柱内。

分析梁式转换层结构设计论文要求和设计的注意点

分析梁式转换层结构设计论文要求和设计的注意点

梁式转换层结构已经是目前建筑设计中最为流行的一种设计结构，尤其是在高层建筑设计中。但梁式转换层的设计中需要对设计原则及其他要求有全面的认识，本篇结构设计论文就是基于这点给出梁式转换层的设计的应用供参考。

一、建筑梁式转换层结构设计原则

（一）实现竖向构件的减少。竖向构件能够有效的实现建筑施工中所进行各项转换结构的减少，并且随着竖向构件的增多，建筑的结构转换层的整体刚度就会相应的减少，这也就意味着整个建筑的抗震能力有大幅度的降低，这将对整个建筑的质量带来重大影响。因此，建筑梁式转换层结构实施转化过程中应该最大程度的减少竖向构件。

（二）实现剪力墙与转换柱的对称分布。在进行剪力墙与转换柱结构设置中，应该尽量的保证两者之间的对称分布。为了能够更好的保证剪力墙与转换柱两者间的注脚转角能在规定的范围之内，就需要用梁跨的梁体代替梁面上的立柱。只有很好的控制好剪力墙与转换柱两者间的对称布置，才能够从根本上实现两者之间转角控制效益的提升，从而最大程度的降低立柱可能出现的超筋现象。

（三）实现转换层下部结构刚度的强化。为了能够更好地实现转换层刚度结构的控制，就需要在整个过程中适当的减弱整体的刚度效果，从而尽可能的保证转换层上下部之间结构及变形特性的相近性。在整个设计的过程中应该实现两个方面的良好控制。第一方面是在使用剪力墙来进行抗侧刚度提升时，为了能够有效的防止两者之间的中心偏移，需要时刻保证建筑结构刚度的整体均匀性，并且还需要将刚度的质量中心与刚度中心进行安全结合。第二方面是要实现简体截面控制效果的增强，在简体截面刚度设计中保证其下部结构的刚度有所上升，并且还需要保证其整体的抗震载荷符合相关的安全设计标准，从而实现整体的抗震能力以及效果的提升，实现转换层结构质量的根本改善。 （四）转换层结构位置布置。转换层结构设计中上升位置的设计应该尽量的将主体设计到较低的位置，这是因为如果转换层位置过高会容易出现框架剪力墙结构刚度无法达到相关的标准，进而降低建筑的整体使用效果，与此同时建筑的抗震效果也会受其影响。转换层结构设计中应该严格的遵守高位转换的原理，为了更好的实现对轴向变形的控制，以及最大程度的减少层间的压力，就需要对各项下部的框架控制结构进行相应的调整。

刍议梁式转换层结构设计的注意事项

一、梁式转换层设计原则

高层建筑物的刚度因为建筑转换层的设置而导致发生突变，转换层上下在水平地震荷载作用下易形成薄弱环节，最常见的是发生侧向刚度突变和楼层受剪承载力突变，因此高层建筑在进行转换层设计时，应充分考虑以下几个基本原则：

1.1为了计算分析设计和施工实施的便利，选择转换层结构形式及布置转换构件时应具有明确传力路径，尽量采用主梁直接转换，少用二级次梁转换，避免三级次梁转换；

1.2为了控制发生突变的结构刚度变化量，需进行转换的竖向构件尽可能减少，转换构件的分布也不要过于集中；

1.3转换层设计的刚度能够满足建筑物安全和经济即可，不需要设置过大；

1.4在充分保证建筑物使用要求的基础上，尽量降低建筑中转换层的结构高度，从而提高整体建筑稳定性能。减少转换层高度亦对减少刚度突变的影响有很大好处。

二、梁式转换层结构设计要点

2.1转换梁的截面设计

普通梁截面设计方法。直接取用高层建筑结构计算分析程序（如PKPM系列、midasBuilding等）计算出的转换梁内力结果，按普通梁进行受构件承载力计算。

偏心受拉构件截面设计方法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中，规定"框支梁为偏心受拉构件，按《混凝土结构设计规范》规定设计，即偏心受拉构件进行截面设计。

按偏心受拉构件进行截面设计的关键是如何将有限元分析得到的转换梁截面上的应力换算成截面内力，但这是一种比较麻烦的事情。分析表明，根据转换梁的截面内力（M，N）按偏心拉构件进行正截面承载力计算，根据（V）进行斜截面受剪承载力计算。在没有条件对梁式转换层结构进行有限元分析时，可采用有关表格计算转换梁的截面内力。 深梁截面设计方法。实際工程中转换梁的高跨比h/1=1/8-1/6，因此转换梁是一种介于普通梁和深梁之间的梁，尤其是框支转换梁，其受力和破坏特征类似于深梁。当转换梁承托的上部墙体满跨或基本满跨时，转换梁与上部墙体之间共同工作的能力转强，此时上部墙体和转换梁的受力如同一倒T形深梁，转换梁为该组合深梁的受拉翼缘，跨中区存在很大的轴向拉力，此时转换梁就不能按普通梁进行截面设计，但如果将倒T形深梁的受拉区部分划出来按偏心受拉构件进行截面设计，计算出的纵向受力钢筋的配筋量偏少，不满足承载力的要求。

高层建筑梁式转换层结构设计分析

【摘 要】目前高层建筑梁式转换层结构己成为一种普遍的结构形式，本文以现有梁式转换层设计理论为基础，通过分析梁式转换的结构形式和受力特点，得到梁式转换结构设计的受力性能与设计原则，提供了切实可行的实践经验，对实际工程的设计具有一定的参考价值。

【关键词】高层建筑；梁式转换层形式；结构设计

一、梁式转换层结构形式

实际工程中应用的梁式转换层结构有多种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。在《高层建筑混凝土结构技术规程》（jgj3-2002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。

梁式转换结构受力机理分析

梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，对转换梁承托层数对其内力的影响用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁，上部墙体考虑三层与考虑4层、5层内力的设计控制内力差异不大于5%，故在分析计算时可只考虑计算3层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。

二、梁式转换层的结构设计

（一）结构竖向布置

高层建筑的侧向刚度宜下大上小，且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此。对该工程而言， 属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1，不应大于1.3。在设计过程中，应把握的原则归纳起来，就是要强化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下几种：