关于转换层中“搭接柱”转换与梁式转换的对比分析研究

【摘 要】近年来建筑特别是高层建筑，逐步向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因此转换层在建筑中的地位越来越突出，然而有些建筑由于设置了不合理的转换层，造成建筑工程的破坏。通过对传统的梁式转换和新型“搭接柱”转换结构特点的介绍，对比分析了它们的优缺点，并深入研究了梁式与 “搭接柱”式转换结构在设计与施工中应注意的问题，对于丰富建筑工程转换结构的设计理论、保证建筑和人员的安全具有重要的理论和现实意义。

【关键词】转换层；“搭接柱”转换；梁式转换

1 引言

近年来随着我国科学技术的进步和市场经济的迅速发展，建筑工程特别是高层建筑开始向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，其中上部住宿（多墙多柱的小开间），下部商用（大空间）的建筑形式更符合当代人的居住习惯，已经成为现代建筑的一大特色。但是由于建筑结构的上部与下部采用了不同的结构类型、柱网大小、轴线间距等，内力的传递也变的极为复杂，成为建筑工程中一个很大的技术难题。为了解决这种特殊结构的内力传递，就必须在建筑结构的上部与下部之间设置一个转换层，以满足结构内力由上至下传递的要求。因此转换层其实就是在整个建筑结构体系中，利用自身的转换构件将上一层的竖向抗侧力构件的内力由本层向下传递，从而合理解决了竖向结构的突变性和平面连接性变化的一种结构单元体系。它不仅能满足保证建筑结构的安全，还能满足一些特殊技术性建筑的功能要求。

2 “搭接柱”转换与梁式转换的特点介绍与分析

按照转换结构形式的不同，转换层可以分为梁式、桁架式（空腹桁架、斜杆桁架）、箱形、板式和“搭接柱”式转换层。当建筑上层与下层的结构类型或轴线间距不一致时，可以采用梁式、桁架式、箱形和板式；当建筑结构在底层需要形成大的出入口，可以采用梁式、桁架式转换层。当建筑结构上下柱网、轴线错开较多，而肋梁又难以直接承托时，转换层可以做成厚板或箱形。目前在我国建筑工程中应用得最多的就是梁式转换层和“搭接柱”式转换层，下面将主要对梁式转换层和“搭接柱”式转换层进行对比分析和讨论。

2.1 梁式转换结构

梁式转换层的种类繁多，根据转换梁的受力特点、工作形式以及应用方式等，可以将转换梁划分为不同的类型。按照使用材料分为钢结构、混凝士结构以及预应力混凝土转换层；按照上层墙体的开洞口情况，又可分为开洞口、无洞口，开门、窗洞口等。

对于梁式转换结构来说楼盖板不参与受力，框支主梁是其受力关键，不仅要承受上部剪力墙的作用，还需要承受次梁传递过来的剪力，扭矩和弯矩。一般来说，梁式转换结构竖向刚度突变较大，平面布置比较难，空间利用率低，支模困难，施工难度大，经济性比较差，但是内力传递比较明确，一般广泛应用于底部大空间剪力墙结构体系中。

2.2 “搭接柱”式转换结构

“搭接柱”转换结构是在建筑结构上下错列的柱间一到两层内，设置钢筋混凝土“搭接块”，使建筑结构的上下楼层在这一“搭接块”的刚性约束作用下，和楼盖板一起承受和传递内力（楼盖承受拉）。因此“搭接块”及和其相连的楼盖梁板的承载能力和轴向刚度是“搭接柱”转换结构的关键。在重荷载作用下，“搭接柱”的上下柱节点都会产生应力集中，剪应力分别沿着两对角连线的两侧分布，而且随着搭接宽度的增大，上柱下端节点破坏的几率也会增大。

“搭接柱”式转换是一种新型转换结构，一般不会引起楼层层间刚度的突变和楼层空间的使用，虽然内力传递比较复杂，但是平面布置较易，空间利用率高，施工简单、方便，经济性好，在凹凸的立面的高层建筑中具有广阔的应用前景。

3 “搭接柱”转换与梁式转换在设计与施工中应注意的问题

3.1 转换层的设计原则

3.1.1 竖向布置

转换结构应根据建筑工程的功能和传力要求，沿高度方向灵活布置。转换层空间可以作为正常使用楼层和技术设备层，但应保证足够的刚度，确保竖向刚度的均匀性和连续性。

3.1.2 结构布置

由于转换层上部的部分竖向构件不能直接落地，而且在转换层中墙、柱截面的突变较大，内力传递路线复杂、变形和应力集中现象严重，因此必须根据建筑工程的结构形式、平面布置选择合理的转换构件。

3.1.3 抗震设计

一般来说转换结构的抗震性能都比较差，因此为了保证建筑的安全，一些带有转换层的建筑结构，需要提高其抗震级别，加强抗震构造措施，有时还要考虑竖向地震作用的影响。

3.2 “搭接柱”转换与梁式转换在设计中应注意的问题

3.2.1 梁式转换结构

（1）为了改善梁式转换结构的受力性能，提高抗震能力，在进行建筑结构平面设计时，可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙与剪力墙协同工作的受力体系。

（2）转换梁的混凝土强度等级不应低于C30；转换梁中主筋（纵向钢筋）不宜有接头，当必须设置接头时，接头采用可靠的机械或焊接连接。

（3）框支柱的截面一般由其轴压比计算确定，由于结构的竖向构件在转换层处部分终断，必须保证下部结构的抗剪能力，限制框支柱的轴压比。

3.2.2 “搭接柱”转换结构

（1）“搭接柱”转换结构应按照“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”和“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则进行设计，使转换层和上下部主体结构的刚度及变形特征保持均匀，并确保梁端出现塑性铰，保证柱比梁具有更大的安全储备。

（2）为防止拉力对楼面造成破坏，“搭接柱”转换结构应注意增加转换层及上下楼层框架梁的腰筋配置及楼板厚度，确保楼盖梁板具有较大的轴向刚度，以有效控制主变形，提高其整体抗拉能力。

（3）尽量增大构成转换结构的竖向构件的延性，并注意搭接节点的连接，保证传力明确、施工方便。

3.3 “搭接柱”转换与梁式转换在施工中应注意的问题

转换结构一般钢筋布置密集，混凝土一次灌入量大，施工缝留置难度大，模板、排架支承体系要求高，所以必须采用合理的施工措施，来保证结构转换层乃至整个建筑的施工质量。

附表：梁式转换与“搭接式”转换主要特点对比：

4 结束语

梁式转换结构是目前国内应用最多的转换结构，而“搭接柱”式转换结构是一种新型的转换结构，具有广阔的应用前景。但是不论什么样形式的转换结构，都是建筑工程中的关键性结构体系，对于整个建筑的安全影响极大，因此设计和施工人员应熟练掌握各种转换结构的优缺点，选择合理的转换结构，避免由于不合理的内力传递，给造成建筑工程造成不必要的安全隐患。

参考文献：

[1]蔡德亮. 高层建筑梁式转换层结构设计[J]. 城市建设理论研究，2011，32

[2]苏健峰. 浅谈搭接柱转换技术在工程中的应用[J]. 广东土木与建筑. 2007，3：21-22，31

作者简介：

何帅（1988-），男，广西贵港人，南昌大学在读硕士研究生学生，学历：本科，主要研究方向：建筑与土木工程