高层梁式转换层结构设计
高层建筑梁式转换层结构设计探讨
高层建筑梁式转换层结构设计探讨发布时间：2023-03-02T07:41:36.645Z 来源：《城镇建设》2022年10月20期作者：陈力邦[导读] 梁式转换层是高层建筑结构转换中常见形式，能够为建筑提供安全、可靠、便捷的结构转换，使高层建筑满足工程建设需求。
陈力邦深圳市华阳国际工程设计股份有限公司广州分公司邮编：510000摘要：梁式转换层是高层建筑结构转换中常见形式，能够为建筑提供安全、可靠、便捷的结构转换，使高层建筑满足工程建设需求。
梁式转换层在为高层建筑提供结构转换时，梁式转换的结构形式设计是否科学影响着其稳定与安全，因此在设计中应尽量减少转换次数、避免结构位置过高、增强下部主体结构刚度、保证计算全面准确，做好转换层的结构优化设计，保证高层建筑结构转换的可靠性。
关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计高层建筑立面和功能转换影响着建筑结构的稳定性与可靠性，选择合适的转换结构能够保证高层建筑的质量，满足工程建设要求。
梁式转换层可以给高层建筑提供更加简单可靠、传力直接的转换形式，让建筑在结构转换的同时保证稳定与安全，提升高层建筑的抗震性和可靠性。
梁式转换层在现阶段结构转换中应用极为广泛，而梁式转换层的结构设计是否合理，参数计算是否准确等，则直接影响工程的安全性。
因此，在进行梁式转换层设计时，应该重视高层建筑空间受力特点，对转换层的结构位置、转换形式等进行科学设计，保证建筑转换的可靠性。
一、高层建筑梁式转换层结构设计原则1、避免多次转换高层建筑的工程规模较大，其内部受力条件复杂，设置建筑结构转换时对转换的稳定性要求较高，因此梁式转换层结构设计时应该注意传力路径的分析。
梁式转换层结构具有传力直接的特点，在进行结构设计时应该注意避免多次转换影响其传力作用，保证结构的稳定性，在设计中尽可能的布置简单、高效的传力结构。
设计人员在分析水平与垂直受力后，通过计算确定梁式转换层的传力情况，计算得到相应的数值后，在设计中进行优化，通过转换梁将剪切力传递到称重构件上，使转换结构更加稳定可靠[1]。
浅谈高层建筑梁式转换层结构设计
浅谈高层建筑梁式转换层结构设计高层建筑是现代城市的标志性建筑之一，其设计和结构对于建筑的安全性和稳定性具有非常重要的意义。
在高层建筑结构设计中，梁式转换层结构是一种常用的设计方案，它能够有效地提高建筑的整体性能和安全性。
本文将从梁式转换层结构的定义、设计原理、结构特点以及设计要点等方面进行探讨和分析，以期为高层建筑梁式转换层结构设计提供一定的参考和帮助。
一、梁式转换层结构的定义梁式转换层结构是指在高层建筑中，为了提高整体结构的抗震性能和承载能力，以及满足建筑功能和空间需求，在建筑的一定高度上设置水平梁和竖向墙柱的结构层。
这种结构层能够将上部建筑的荷载通过转换梁和墙柱传递到下部结构，并在一定程度上提高建筑的整体刚度和稳定性。
1.提高结构整体性能：梁式转换层结构的设置能够有效地提高高层建筑的结构整体性能，使得建筑在受到外部荷载作用时能够具有较好的抗震和抗风性能，从而提高建筑的安全性和稳定性。
2.满足功能和空间需求：梁式转换层结构的设置还能够满足建筑的功能和空间需求，例如在转换层结构的下部设置大跨度空间，以满足商业、办公等功能需求，同时在转换层结构的上部设置较小的空间，以用于机械设备、消防设施等。
3.减轻上部结构荷载：通过设置梁式转换层结构，能够有效地减轻上部结构的荷载传递到下部结构的影响，从而减轻下部结构的受力状态，提高结构的稳定性和安全性。
1. 水平梁的设置：梁式转换层结构中，水平梁起着承担上部结构荷载和转移荷载到竖向墙柱的作用，因此要求水平梁具有较好的承载能力和刚度。
3. 节点连接的设计：梁式转换层结构中的节点连接是关键部分，要求节点连接具有较好的刚性和稳定性，能够有效地传递上部结构的荷载并保证结构的整体稳定性。
1. 合理确定转换层位置：梁式转换层结构的位置应根据建筑的功能和空间需求、结构整体性能等方面综合考虑，以确定合理的位置。
3. 梁式转换层结构的材料选择：梁式转换层结构的材料选择应考虑到其承载能力、抗震性能和耐久性等方面的要求，以确保结构的安全和可靠性。
高层建筑梁式转换层结构设计
浅论高层建筑梁式转换层结构设计摘要：本文主要是结合笔者工作中的经验，阐述了高层建筑梁式转换层结构设计，以供参考。
关键词：概念；梁式转换层；结构形式；设计构造一、带转换层高层建筑的主要结构设计概念在现代工程建设中，为了扩大底部的空间，带转换层的高层建筑结构成为了必然的结果。
此种类型的结构由于竖向抗侧力构件的中断，而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤然减小，引起变形集中和能量集聚而极易发生严重破坏。
因此，带转换层高层建筑的主要结构设计概念为：1）加强转换层及其下部结构刚度，要求转换层及其上下楼层层刚度基本均匀。
即必须设置一定比例的落地剪力墙，并加大落地剪力墙的厚度或提高混凝土强度等级，必要时可增设部分剪力墙。
转换层上下结构的刚度比计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录e规定抗震设计时，当转换层位于1层时可采用剪切刚度比：γ=（其中，g1，g2 为底层和转换层上层的混凝土剪变模量；a1、h1，a2、h2 为底层和转换层上层的抗剪截面面积、层高）；当转换层位于2 层及以上时可采用等效侧向刚度比：γe=转换层位于3 层及以上时其楼层与上层侧向刚度之比：2）应尽量强化和提高转换层以及下部结构抗震承载能力，避免罕遇地震作用下下部主体结构（框支柱、转换梁等）破坏，同时应注意保证转换层上部1层～2 层不落地剪力墙的承载能力和延性，避免重力荷载和罕遇地震作用下不落地剪力墙根部的破坏；注意和加强下部框架梁、上部连梁的延性，适应罕遇地震作用下的塑性较发育发展耗能的需要。
二、转换层的结构形式及设计原则1转换层的主要结构形式底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。
按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。
由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7、8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。
高层建筑梁式转换层结构设计
浅谈高层建筑梁式转换层结构设计摘要：本文主要从梁式转换层结构彤式、转换层设计原则、梁式转换层结构的设计与构造等方面进行阐述，以供参考.关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计tu3181.带转换层结构体系概述转换结构构件一般可归纳为五种基本形式：梁、桁架、空腹桁架、箱形梁、厚板，近几年又有许多新颖的转换结构形式涌现，如搭接柱转换结构、宽扁梁转换结构、斜撑转换结构等，其中梁式转换层结构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，在地震设防烈度为6，7和8度时均适用，是目前高层建筑中应用最广的转换层结构形式。
2.转换层的主要结构形式和特点各种形式转换层由于结构形式差别较大，其传力性能和抗震性能等存在明显差异。
梁式转换结构传力直接、明确，传力途径清楚，结构计算相对容易。
受力性能好、工作可靠、构造简单、施工方便，但是当转换梁跨度较大时，要求转换梁截面也较大，其质量和抗侧刚度也相应较大，因而地震反应较大。
板式转换结构一方面使得上部结构布置方便，另一方面使得传力不清楚，受力复杂，结构计算相对困难，并且厚板集中了很大的刚度和质量，地震反应强烈。
桁架式转换结构具有传力明确，传力途径清楚的特点.转换桁架不仅使开洞与设置管道方便，面巳他们的位置和大小具有很大的灵活性，使充分利用转换层的空间成为可能。
桁架式转换结构抗侧力刚度和自重比转换梁小，使得带析架式转换层高层建筑的质量和刚度突变相对缓和，地震反应比带转换梁的高层小很多。
箱形转换结构是由单向托梁、双向托梁连同上下层较厚的楼板共同作用形成，其侧向刚度很大，较少用于房屋结构工程。
3.转换层的主要结构形式以及设计原则3.1转换层的主要结构形式目前在工程中应用转换层的主要结构形式有：梁式、厚板、箱形、巨型框架等。
我国高层建筑中，仅带转换层的建筑有几百栋之多。
其中梁式转换层的建筑约占75%，板式转换约占12%。
粱式转换层设计和施工简单，受力明确，转换梁可沿纵向或横向平行布置当需要纵、横向同时转换时，可采用双向梁的布置，一般广泛应用于底部大空问剪力墙结构体系中。
高层建筑梁式转换层结构设计
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剪力墙厚度为200mm，错层处250mm。
②在凹口处设置拉梁、拉板消除大的凹口。
③在错层处适当增加楼板厚度，且双层双向配筋。
④加强角部开洞处墙体配筋及构造，转角处楼板适当加厚，且双层双向配筋。
结构各项计算指标：①结构位移按底层1/2500其余1/ 1000控制。
计算值左侧结构X向位移底层1/5992，其余楼层X向最大值层间位移角1/1167，Y向位移底层1/8995，其余楼层Y向最大值层间位移角1/1320；右侧结构X向位移底层1/ 5393，其余楼层X向最大值层间位移角1/1045，Y向位移底层1/6159，其余楼层Y向最大值层间位移角1/1088。
②刚重比。
左侧结构X向刚重比13．28，Y向刚重比18．42；右侧结构X向刚重比11．25，Y向刚重比12．13。
左侧结构Y向刚重比略微偏大。
③偏心率。
左侧结构偏心率X向0．0309，Y向0．1067，Y方向偏心率偏大；右侧结构错层处偏心率X向0．1905，Y向0．0749，标准层偏心率X向0．0073，Y向0．1075，错层处X向标准层Y向偏心率偏大。
④周期。
左侧11层结构周期0．9270；右侧14层结构周期1．1606。
在合理范围之内。
⑤最大位移与层平均位移的比值全部不超过要求，结构整体无扭转不规则。
⑥左侧结构底层短肢墙倾覆弯矩百分比为X向26．53%，Y向15．80%；右侧结构底层短肢墙倾覆弯矩百分比为X 向30．52%，Y向29．85%。
本工程对于高厚比大于8以及高厚比为5 8之间的剪力墙按照规范要求配筋，高厚比小于3的剪力墙按柱配筋，高厚比3 4之间的参照异形柱规程配筋，高厚比4 5之间暂无相关规范也参照异形柱规程配筋。
剪力墙结构中的连梁跨度小截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大，经常会出现配筋不能满足计算的情况。
设计中尽量控制连梁的高度，一般取为楼层面至洞口顶部，窗台下部采用砌体材料砌筑。
梁式转换层结构设计要点论述
梁式转换层结构设计要点论述近年来，在高层建筑设计中，为满足建筑使用功能需要，底部数层常设置为大空间，而上部标准层多为小开间，致使上层的部分竖向承重结构不能直接落地，需要设置结构转换。
常用的转换形式为梁式。
梁式转换层由于具有结构可靠性强、传力途径长、构造简单和施工方便等方面的优点，因此在高层建筑结构设计中得到了广泛的应用。
本文主要论述了高层建筑梁式转换层结构设计要点。
1 梁式转换层结构形式及受力机理分析梁式转换层结构在实际工程中的应用有多种形式，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》（JGJ3-2010）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。
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。
2 高层建筑梁式转换层结构设计原则2.1 减少转换竖向构件在结构转换时，尽可能的减少需转换的竖向构件，需转换的竖向构件存在越多，转换层结构的刚度的突变越大，对建筑结构的抗震就越不利。
2.2 转换柱以及剪力墙对称布置对于转换柱和剪力墙设置的时候尽量让它们对称，梁上面的立柱最好是转换成梁跨中，以免在转换梁变形的时候，在梁上面立柱的柱脚位置出现转角较大的情况，而且带动立柱的柱脚发生非常大的变形，导致柱的剪切和弯曲，致使立柱造成非常大的内力导致超筋。
概述高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用
概述高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用随着城市化进程的加速和人们对生活品质要求的提高，高层建筑的建设愈发普遍。
而在高层建筑的设计和施工中，梁式转换层结构是一种常见且重要的设计方案。
本文将重点对梁式转换层结构的设计原理以及在高层建筑中的应用进行概述。
一、梁式转换层结构的设计原理1. 什么是梁式转换层结构梁式转换层结构是指在高层建筑中，为了满足建筑结构受力和变形的要求，在建筑的顶部或中部设置梁构造，将裙楼以上部分的承载结构转化为裙楼以下部分的承载结构。
通过梁式转换层结构的应用，可以实现结构受力和变形的合理分配，提高建筑的整体稳定性和安全性。
（1）结构受力分析在高层建筑中，由于上部结构与下部结构之间高度差异较大，受到的风荷载和地震作用也有所不同。
在设计梁式转换层结构时，需要对上部结构和下部结构的受力进行详细的分析，确定梁式转换层结构的位置、结构形式和尺寸。
（2）变形控制梁式转换层结构的另一个重要设计原理是变形控制。
高层建筑在受到外部荷载作用时，会产生不同程度的结构变形，而梁式转换层结构的设计应当能够合理控制结构的变形，避免产生较大的位移和变形，从而保证建筑的安全使用。
（3）刚度配比梁式转换层结构在设计时，还需考虑上部结构与下部结构的刚度配比。
通过合理的刚度配比，可以实现上部结构和下部结构之间的受力合理分配，提高整体结构的稳定性和承载能力。
二、梁式转换层结构在高层建筑中的应用1. 应用范围梁式转换层结构适用于各类高层建筑，包括住宅楼、商业大厦、办公楼等。
尤其是那些结构高度较大、结构体系复杂的高层建筑，更需要合理设计梁式转换层结构，以满足建筑结构的稳定和安全要求。
2. 应用效果梁式转换层结构的应用可以带来多方面的效果。
可以实现上部结构与下部结构之间的承载转化，减小上部结构对下部结构的影响，降低结构的受力变形，提高建筑的整体稳定性。
在独立风与地震荷载作用下，梁式转换层结构可有效分担结构受力，减少结构位移，提高抗震性能。
高层建筑梁式转换层结构的设计
高层建筑梁式转换层结构的设计
高层建筑的梁式转换层结构设计是指在建筑物的高层部分设置转换层，以承接高层建筑的上部空间荷载，并通过梁式结构的设计来保证建筑物的稳定性和安全性。
本文将详细介绍高层建筑的梁式转换层结构设计的原理、要点和步骤。
1. 转换层的位置应选择在建筑物的合适位置，通常位于高层建筑的顶部之下，以便于承接上部荷载，并且尽量减小转换层对建筑物整体高度造成的影响。
2. 转换层的结构形式应选择梁式结构，因为梁式结构具有良好的受力性能和抗震性能，可以有效地承担上部荷载并将荷载传递到下部。
3. 转换层的梁的尺寸和布置应根据上部荷载和下部支座位置确定，以使其能够满足结构的受力要求，并且尽量减小梁的尺寸和数量，以节约材料和减少施工难度。
4. 转换层应设置适当的连接件和节点，以确保梁和柱的连接牢固可靠，并能够在地震等荷载作用下提供足够的抗震性能。
5. 转换层的设计应考虑到结构的整体稳定性，包括考虑建筑物的扭转、侧向位移和变形等问题，并通过适当的措施加强结构的整体稳定性。
1. 确定上部荷载和下部支座位置，并计算荷载的大小和分布，以确定转换层的梁的尺寸和布置。
2. 根据梁的尺寸和布置，进行梁的设计，包括确定梁的截面尺寸、材料强度和受力性能等，并计算梁的受力和变形。
3. 根据梁的设计结果，进行节点和连接件的设计，包括考虑节点的刚度、强度和耐震性能等，并确保节点和连接件能够满足结构的受力和变形要求。
5. 进行施工图设计，包括绘制梁的平面布置图、剖面图和节点图等，并进行详细的材料和尺寸计算，以准备施工和制作梁的图纸和材料清单。
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浅谈高层梁式转换层结构设计
摘要：随着社会经济的发展，人们生活水平的提高。
对建筑本身的功能及结构提出了更高的要求。
本文根据笔者多年的设计经验，对梁式转换层结构的设计手法进行探讨，供交流参考。
关键词：高层；梁式转换层；设计方法
abstract: with the development of social economy, the improvement of people’s living standard. the building itself function and structure are put forward higher request. based on many years’ design experience of a beam and type conversion layers structure design technique are discussed, for communion reference.
keywords: top; beam type conversion layers; design method
中图分类号：tu318 文献标识码：a文章编号：
前言
在高层建筑中设置转换层结构,可以实现以下建筑功能:提供大的室内空间或提供大的出入口。
从结构的角度可以实现以下结构转换:1)上下层结构类型的转换；2)上下层柱网、轴网（线）的改变；
3)同时转换结构形式和竖向构件位置。
具体如图1所示。
转换结构形式；2-转换层的结构功能
图1转换层的结构功能
一、结构形式及特点
转换的主要结构形式有:梁柱体系、桁架体系(空腹桁架、斜杆桁架、混合桁架)、墙梁体系等。
结构转换层具有如下特点:
（1）竖向荷载成为控制转换结构构件设计的主要因素；
（2）转换结构构件的竖向挠度成为严格控制的指标；
（3）施工强度大,施工过程复杂；
（4）结构侧向刚度突变,传力途径变化,不能以通常结构进行分析和设计。
二、计算分析
（1）结构类型
实际工程中梁式转换层的应用形式多种多样,从跨数上,可分为单跨、双跨、多跨；从上部墙体布置上可分为满跨和不满跨、开洞和不开洞、开门洞和开窗洞；从转换功能上可分为托墙和托柱；从转换梁的形式上可分为加腋和不加腋；从转换构件材料上可分为钢筋混凝土、型钢混凝土结构等,具体详图2。
图2梁式转换类型
（2）受力特点
①共同工作特性
转换梁主要承受竖向荷载,其受力特征主要表现为在竖向荷载作用下的受力规律。
分析表明,转换梁有与其承托的上部结构共同工作的特性,转换梁上部墙体开洞对其内力结果有较大的影响。
对托墙型梁式转换层,共同工作的墙体层数与转换层的跨度有关,一
般取转换梁附近ln(转换梁净跨)范围内的墙体连同转换梁组成的
倒t形深梁与下部一层结构进行内力分析,其计算精度已满足设计要求。
对托柱型转换层结构,要使共同工作显著,须防止过分增加大梁和支承柱的截面尺寸,协同工作的显著表现在于转换梁上部结构各楼层梁上的弯矩趋于均匀,轴力的分布则是底层转换梁出现最大拉力,设计中考虑转换梁与上部框架梁共同工作时,转换梁上部框
架可作为空腹桁架考虑。
②转换梁受力原理分析
a.转换梁与上部结构整体弯曲变形。
如上所述,转换层与上部结构有共同工作的特点,对托墙情况,
转换梁处于整体弯曲的受拉翼缘,若单独分析转换梁,其所受的弯
矩由于剪力墙的共同作用而大大降低。
同时,由于处于受拉翼缘,应力积分后转换梁中就会出现轴向拉力。
这种整体弯曲会随着上部墙肢长度变短而影响范围迅速缩小,当上部墙体为小墙肢时,或对托
柱型转换梁,这种影响只限于小墙肢或柱下较小的范围内。
b.转换梁上局部区域传力拱的作用。
如图3所示,由于竖向传力拱作用的存在,使得上部墙体上的竖向荷载传到转换梁时,很大一部分荷载以斜向荷载的形式作用于梁上,若将这斜向荷载分解为垂直和水平等效荷载形式,则垂直荷载
作用下的弯矩肯定要比不考虑墙体作用时要小,在水平分力作用下,就形成了转换梁跨中一定区域受轴向拉力而支座区域受轴向压力
的现象。
图3转换梁受力原理示意
转换梁的最终受力状态是由上述两个因素综合作用的结果,可
以简单解释为:转换梁的轴力由于拱的卸载作用,为由拱以上竖向
力沿拱切向分量引起,其值大小与拱高(与转换梁跨度有关)、承托层数有关；由于转换梁与其上部结构共同作用,实际引起转换梁正负弯矩的荷载来自于传力拱以下部分(即转换梁与传力拱中间部分的竖向力全部)及拱上部分竖向力的径向分量,当然其值取决于转
换梁跨度及层数。
（3）计算简化
梁式转换层结构的内力计算方法主要有梁杆系模型分析法和有限元模型分析法两种。
所谓杆系模型即直接用三维空间分析程序(如tbsa、tat、satwe等)进行结构内力整体分析,求得转换梁的内力作为设计依据,转换梁一般按梁杆模型处理,而不考虑转换梁与
上部墙体的共同工作。
当转换梁截面高度等于或大于层高时,计算时转换梁的位置取在其上皮标高处,下层层高取两层层高之和。
一般梁模型较适用于托柱型转换的计算简化,计算所得的柱端
弯矩应乘以修正系数βh=hi-1/(hi-1+hi)(式中hi、hi-1为转换层及下一层层高),而对于托墙型转换,其计算误差较大,这时可在空
间整体分析的基础上,将转换梁上部墙体3～4层及下部1～2层的范围取出,对上部墙体及转换梁构成的深梁用高精度平面有限元分析,对下部结构用杆系有限元分析。
关于荷载的取用原则,对竖向荷载,计算简图顶部墙体上的竖向荷载取该层上部竖向荷载的累计值,
其余各层的竖向荷载采用各自层的竖向荷载。
对水平荷载,计算简图顶部墙体上的剪力作为该层的水平节点荷载,该层墙体的弯矩m 换算成三角形分布的竖向荷载作用于计算简图顶部墙体上；其余各层则作用相应的水平节点荷载,其数值分别取本层墙体剪力与上层墙体剪力的差值,具体见图4。
竖向荷载；b-水平荷载p=vi；p′=m/w；pi=vi+1-vi(i=1或2) 图4转换梁计算荷载简图
三、截面设计
（1）设计方法简介
目前结构设计工作中普遍采用的转换梁截面设计方法主要有普通梁法、偏心受拉法、深梁法、应力法四种方法。
普通梁法即采用上节中梁杆系模型,根据结构整体计算得出的转换梁内力,按普通
梁进行截面设计。
对其他几种方法,本文做简单介绍。
①偏心受拉法
在jgj3-2002《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,其截面设计的关键是将有限元分析得到的截面应力换算成截面内力,可按有关文献上的计算公式计算。
本文列出沿截面高度方向五等分时其计算方法。
截面网格划分；b-截面应力分布
图5截面应力分布规律
(1)
(2)
(3)。