高层建筑梁式转换层结构的原理解析及其设计

摘要：由于我国城市化进程的不断加快，社会中的高层建筑处于日益增加的阶段。在建设高层建筑过程中应用梁式转换层结构起着枢纽的作用，必须对上部结构的竖向载荷进行合理的分配，来降低应力集中于结构突变的现象，来实现结构受到平稳性与连续性共同作用。梁式转换层结构的设计是当前高层建筑的中心，对于梁式转换层结构设计原理作用在高层建筑的研究的意义是重大的。

关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计

引 言

在众多城市中，一些高层建筑物迅速崛起，层数多，结构复杂。在高层建筑中的梁式转换层在应用中起着承上启下的意义，需要对内部结构的竖向载荷进行合理的分配，来减小应力集中于结构突变的情况，以实现结构的平稳性与连续性。采取一些特殊技术，来加大对梁式转换层思维应用。一般情况，不同的位置所含有的能力有所不同，因其作用的不同性，建筑的结构也会有所不同，因此要加大对建筑结构的稳固程度，来做好衔接、过渡的需要。基于此，本文主要阐述的是高层建筑梁式转换层结构的原理及其设计的分析。

一、高层建筑的特点

由于高层结构的复杂性，在高层建筑梁式转换层结构设计上不但要保障高层建筑能够满足水平方向承载力，还应保证高层建筑承载垂直方向的力量。在实施多层建筑的梁式转换层结构设计过程中，存在着大量的因素对层建筑梁式转换层结构设计的水平有所影响。由于我国的许多城市都在大力建设高层建筑，人们对于居住的环境舒适程度要求是越来越高，因此在高层建筑中应用梁式转换层结构十分重要。高层建筑最为明显的特点就在于它的高度和层数，这些特点为高层建筑应用梁式转换层结构工作带来了新挑战。在高层建筑过程中进行梁式转换层结构设计的作用主要在将承载力控制在规划范围中，其核心就是为了抗压力而产生的结构设计。

二、梁式转换层结构的重要性

在高层建筑过程中应用梁式转化层技术是具有重大意義，其最大的困难在于它的高层建筑的自身受力，高层建筑因其层数较多，属下结构较为密集的，为了保障建筑的稳固性，在上部建筑时也要保持相对应的密集程度，这样会在一定程度上保证建筑物的稳定性。在建筑功能方面综合性与多元化的发展是尤为重要的，高层建筑在底部和中部大都是采取较为稀疏的构造，建筑上部分较为密集与建筑自身的承受力会互相矛盾。因此合理的应用高层梁式转化层结构，可以有效的解决该难题。

三、高层建筑梁式转换层结构原理

1.高层建筑梁式转换层结构设计的基本特征

高层建筑梁式转换层在高层建筑中起着衔接的作用，它需要对建筑内部结构的竖向载荷进行合理的分配，去减小应力集中于结构突变的现象发生几率，从而保证结构的稳定性与连续性。应用一些较为特殊的技术，比如，在梁式转化层中搁置管道、设备等，这些管道、设备可以满足高楼层的用户对于水电的需求、在当前我国，许多的高层建筑应用的都是上部梁式，下部框架式的结构，在利用转换构件来达到载荷的转递，有效的防范了内力过于集中现象的出现。

2.高层建筑梁式转换层的受力特点

在高层建筑时应用梁式转换层主要的目的在于将力进行传递，把密集小空间的竖向载荷的上部传递到稀疏大空间下部中，因为转换层式高层建筑的内部结构的特征，荷载在竖向传递时是间断的，导致侧向刚度发生转变，转换层的应力较为集中，使整体的受力处于一个较复杂的结构中。在发生地震时，因为高层建筑的下部结构较为薄弱，极有可能发生变形或坍塌，留有巨大的安全隐患。在设计转换层结构时，首先考虑的是受力特性，尽量降低由于传力间接性而导致的受力集中、突变的现象产生，防止建筑找到破坏，造成的生命财产的损失。

3.转换层结构设计的原理

在设计转换层时所运用的项目原理是三维的设计原理、有限元原理、协调原理。转换层属于建筑中的组成之一，是专门负责传力的结构，需要对于它的受力情况进行单独分析。首先对建筑整体进行分析，在对转换层结构进行分析，因为高层建筑都有一个共同的特性就是上密下疏的结构，在上部承受的载荷在传递到下部时会有突出改变，在受力复杂的情况下，需要应用力学的基本原理，全面考虑各项因素的影响，利用有限元原理、协同工作原理和三维设计原理进行的综合设计。

四、高层建筑梁式转换层结构设计的应用以及要点

1.高层建筑梁式转换层结构设计的应用

1.1钢骨混凝土转换结构

在我国互联网信息技术的快速发展下，基于新时代的背景下，高层建筑由最初的十层转换到如今的几十层甚至到几百层，这对于高层建筑过程中对于转换结构的承载力带来巨大的挑战，在转换构件的材料及大小上都与传统的构建有着较大的区别，这就在一定程度上对于高层建筑的空间与高度进行了限制。基于此种情况下，就需要一种新型的材料来代替掉传统的转换构建的材料，因此钢骨混凝土顺势而生，逐渐的走入到建筑中设计人员的眼中。钢骨混凝土在实际应用过程中，会在很大程度上减小转换梁的截面面积，同时又可以提高转换梁的刚度和承载力，它在抗震方面也有着明显的增强。与此同时，在高层建筑运用梁式转换结构施工过程中，应用钢骨混凝土还会缩短施工周期，在绑扎钢筋和支模阶段所用的时间大大降低，正是因为钢骨混凝土转换构件带来的各个优势，使其在一些大空间的结构底部上充分利用，这一技术还为普及到各个工程中，但是在一些众所周知的建筑中都有其身影。

1.2预应力混凝土转换层

在高层建筑中对于预应力混凝土转换层的应用具有以下几点优势，钢材用量少、混凝土用量小、自重轻及截面较小等，同时，它还具有较大的跨度。但是因为目前这项技术在应用上还不够成熟，使其在材料成本上支出巨大的费用，相关的流程也是比较复杂，但是我们应该相信这些问题在未来科技技术的逐渐发展下都会被解决。在实际应用预应力混凝土结构时，它产生的费用与应用钢骨混凝土结构费用相差无几，这也促使它在我国如今的高层建筑中应用的比较普遍，最具有代表性的作品就是北京市人民检察院，它的建造充分的说明了这一技术的合理运用。

2.高层建筑梁式转换层结构设计应注意的要点

2.1在高层建筑过程中设计梁式转换层结构时，为了增加它的利用率，一般都会将转换层作为设备层来应用，因此在实际设计中，必须要考虑开口大小与腹部开口位置进行全面考虑。

2.2在保证高层建筑正常使用的基础下，对于下部结构的截面大小可以适当的进行增加，与其对应的混凝土及剪力墙的强度等级也要随着增加，防止转换层与下段结构竖向刚度发生形变。一般情况下，转换层上混凝土强度要一直保证在C30以上。

2.3在保证施工方案满足建筑外观要求以及可行性的前提下，在进行设计梁式转换层结构过程中应该考虑以下几方面的内容，如在满足转换层中可以考虑整体降板、住宅建筑中卫生间降板需要、保障施工的简单快捷、确保楼板的连续性。

五、结束语

由于我国建筑行业的迅猛发展，在建筑水平、建筑质量及建筑技术都有着很大的提高。在我国高层建筑中不可缺少部分的是对于梁式转换层结构的设计，梁式转换层合理运用不但可以加大高层建筑的应用空间，同时还能与多种结构结合灵活应用，来更有效的进行安装。另外，在高层建筑过程中有效的应用转换层结构对于建筑受力情况有着明显的改善，并且在一定程度上降低施工难度。所以，对于梁式转换层结构设计进行深入探究与充分运用，对于我国建筑行业的长远发展具有重要作用。

参考文献：

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[2]杨永康. 浅谈高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].中华民居（下旬刊），2014（10）：113-114.

[3]付全.分析高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].建筑设计管理，2014（8）：60-61+64

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