梁式转换层结构设计探析

李雪梅 梁建富

摘要：本文对转换层结构遵循的设计要点进行了分析，并着重介绍梁式转换层的设计要点及构造要求，探讨了梁式转换层结构在实际应用中应引起注意的一些问题，供大家参考。

关键词：梁式转换层；设计要点；探析

转换层设计是结构设计的难点，在设计时应尽可能的优化方案，在保证安全的前提下，确保建筑功能、经济指标等目的的实现。梁式转换层虽结构受力明确，设计相对简单，但梁式转换层的梁柱又是至关重要的结构构件，是保证结构安全的关键因素之一，设计过程中在满足计算要求的同时，必须加强转换构件的构造要求，确保结构安全可靠。

1 转换层的结构设计需遵循的原则

带转换层高层建筑结构是一受力复杂不利抗震的高层建筑结构，结构设计需遵循的原则是：

1.1 减少转换布置转换层上下主体竖向结构时，要注意尽可能多的布置成上下主体竖向结构连续贯通，尤其是在核心筒框架结构中，核心筒宜尽量予以上下贯通。

1.2 传力直接布置转换层上下主体竖向结构时，要注意尽可能使水平转换结构传力直接，尽量避免多级复杂转换，更应尽量避免传力复杂、抗震不利、质量大、耗材多、不经济不合理的厚板转换。

1.3 强化下部、弱化上部为保证下部大空间整体结构有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力，应尽量强化转换层下部主体结构刚度，弱化转换层上部主体结构刚度，使转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近。对于下部核心筒框架、上部剪力墙的带转换层高层商住楼结构，应强化下部核心筒，如加大筒体尺寸、加厚筒壁厚度、加高混凝土强度等级，必要时可在房屋周边增置部分剪力墙；同时弱化上部剪力墙，如剪力墙开洞、开口、短肢、薄墙等，并尽量避免高位转换。

1.4 优化转换结构抗震设计时，当建筑功能需要不得已高位转换时，转换结构还宜优先选择不致引起框支柱（边柱）柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式，如斜腹杆析架（包括支撑）、空腹析架和宽扁梁等，同时要注意其需满足强度、刚度要求，避免脆性破坏。

2 梁式转换层的结构设计要点

2.1带转换层结构整体设计要点

2.1.1 贯通竖向体系的落地抗侧力构件如（剪力墙、筒、柱）的比例，在非抗震设计时不少于30%，抗震设计时不少于50%，并尽可能连结成落地筒体，以提高下部结构体系的整体抗弯、抗剪、抗扭能力。

2.1.2 落地抗侧力构件的间距L，在非抗震设计时L>3B（B为平面宽度）且<36m；6，7度抗震设计时L≤2.5B且≤30m，按8度抗震设计时L≤2B且≤24m。

2.1.3 在水平荷载作用下，当转换层上下部楼层的结构侧向刚度相差较大时，会导致转换层上下部结构构件内力突变，促使部分构件提前破坏；当转换层位置相对较高时，这种内力突变会进一步加剧，因此必须控制转换层上下结构等效刚度比（宜接近1）。

2.2 转换梁设计要点

2.2.1 转换梁上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换梁上，且转换梁与转换柱截面中线宜重合。

2.2.2 转换梁截面高度不宜小于计算跨度的1/8.托柱转换梁截面宽度不应小于其上所托柱在梁宽方向的截面宽度。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。

2.2.3 转换梁不宜开洞，若必须开洞时，洞口边离开支座边的距离不宜小于梁截面高度；被洞口削弱的截面应进行承载力计算，因开洞形成的上、下弦杆应加强纵向钢筋和抗剪箍筋的配置。

2.2.4 托柱轉换梁在转换层宜在托柱位置设置正交方向的框架梁或楼面梁。

3 梁式转换层的构造要求

3.1转换梁构造要求

3.1.1 偏心受拉的转换梁的支座上部纵筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部纵向钢筋应全部直通到柱内，沿梁腹板高度应配置间距不大于200mm、直径不小于16mm的腰筋。

3.1.2 转换梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率，非抗震设计时，不应低于0.3%，当考虑地震作用时，一级～四级抗震等级的最小配筋率分别为0.5%、0.4%、0.35%以及0.35%。

3.1.3 离柱边1.5倍梁截面高度范围内的梁箍筋应加密，加密区箍筋直径不应小于10mm、间距不应大于100mm。加密区箍筋的最小面积配筋率，非抗震设计时不应小于0.9ft/fyv；抗震设计时，特一、一和二级分别不应小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。

3.2 转换柱构造要求

3.2.1 对于框支柱内纵向钢筋的配筋率，当考虑地震作用时，一级、二级的抗震等级的最小配筋率分别为1.1%、0.9%，非抗震设计时不小于0.7%。

3.2.2 抗震设计时，转换柱箍筋应采用复合螺旋箍或井字复合箍，并应沿柱全高加密，箍筋直径不应小于10mm，箍筋间距不应大于100mm和6倍纵筋钢筋直径的较小值。转换柱的箍筋配箍率特征值应比普通框架柱要求的数值增加0.02采用，且箍筋体积配箍率不应小于1.5%。

3.2.3 转换柱截面宽度，非抗震设计时不宜小于400mm，抗震设计时不应小于450mm；柱截面高度，非抗震设计时不宜小于转换梁跨度的1/15，抗震设计时不宜小于转换梁跨度的1/12。

3.3 楼板的构造要求

部分框支剪力墙结构中，框支转换层楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向配筋，且每方向的配筋率不宜小于0.25%，楼板中钢筋应锚固在边梁或墙体内；落地剪力墙和筒体外围的楼板不宜开洞。楼板边缘和较大洞口周边应设置边梁，其宽度不宜小于板厚的2倍，全截面纵向钢筋配筋率不应小于1.0%。与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。

4 梁式转换层设计的注意事项

4.1 施工可操作性和建筑外观要求在设计时应充分加以考虑；

4.2 高层建筑转换层设计中转换梁设计占有比例很高，通常在实际应用中把转换层作为设备层来使用。因此在腹部开口位置和开口相对大小转换梁结构中要加以充分考虑；

4.3 在满足建筑物使用功能要求的基础上，对下部结构应提高其截面尺寸、增加剪力墙、提高混凝土的强度等级，尽量避免转换层与下部结构竖向刚度产生突变；

4.4 根据上部结构与转换梁共同工作的程度，分析中一般按照完全、部分和没有共同工作三种状态进行，从而保证梁的支座剪力和跨中弯矩与实际情况比较吻合，不会偏差太大。

5 结束语

现代高层建筑是向更高、体型更复杂、结构形式更多样、功能更全、综合性更强的方向发展。通常在同一竖直线上，上部楼层布置住宅、旅馆，下部楼层作为办公用房、商店、餐馆等。不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。从建筑功能上来看，上部需要小开间的轴线布置和较多的墙体以满足旅馆和住宅的要求；下部办公用房、公用部分，则要求有尽可能大的自由灵活空间，柱网要大，墙要尽量少。而在设计中，结构下部楼层受力较大，上部楼层受力较小，正常布置时应当是下部刚度大、墙多、柱网密，到上部渐渐减少墙、柱，扩大轴线间距，可见建筑要求与结构的合理布置正好相反。为了实现这种结构布置，就必须在结构变换的楼层设置转换层。转换层大致有梁式、析架式、空腹析架式、箱形和板式等几种。在实际工程中，可根据楼层高度、结构布置情况、所处地区抗震烈度及施工难易程度等综合考虑选用。

参考文献：

[1] 陈敏明.浅析高层建筑梁式转换层设计施工研究[J].广东建材，2010，（01）.

[2] 刘丽春，易义东.浅谈梁式转换层结构的设计与构造要求[J].中国新技术新产品，2009，（13）.

[3] 郑黄鹤.浅析高层建筑梁式转换层结构设计的要点[J].中国建设信息，2012，（02）.