1 .問題提出

設計中設計師一般都比較重視轉換梁的設計，但通過計算發現，定義轉換梁與否，有些情況下轉換梁的配筋好像沒有預期的結果那樣變化大，有些轉換梁配筋變化很小，甚至有些情況下定義轉換梁與否基本不影響配筋。設計師會產生一系列疑慮，對于轉換梁的配筋變化情況及轉換梁內力調整放大，軟件是如何執行規范的相關要求？并且抗規、高規及異形柱規程等對轉換梁的內力調整均不完全一致，軟件是按照那本規范執行？為什么定義轉換梁與否配筋差異很小等？

本文結合各規范對轉換梁內力調整要求，剖析各規范之間的異同，闡釋軟件對于轉換梁內力放大及特殊的配筋設計，為設計師展示轉換梁的設計細節。

2 .規范對于轉換梁的內力調整要求

① 抗規對轉換梁的內力調整要求

抗規3.4.3及3.4.4對于豎向抗側力構件不連續的結構歸為豎向不規則，對于這種結構中的水平轉換構件規范要求地震內力需要乘以1.25~2.0的增大系數，如圖1所示。

注意的是，抗規對轉換梁的內力調整系數是個范圍，在設計中無法準確執行。要對轉換梁進行內力調整需要參考其他規范的相關要求。

查看抗規關于框支轉換結構的抗震等級，如圖2所示，可知，框支框架的抗震等級僅僅有抗震等級一級與二級，無其他抗震等級，因此，水平轉換構件地震內力的放大只放大一級與二級。

② 高規對轉換梁的調整要求

高規對框支轉換結構中轉換梁的地震內力放大系數要求如下，如圖3所示：

通過高規10.2.4條文可知，對轉換梁的內力放大，高規給出了具體的放大系數，在設計中可以執行，高規中僅僅給出了特一級、一級及二級，并沒有三級、四級抗震等級的轉換梁放大系數。

在高規中，如圖4，圖5可知，不論是A級高度還是B級高度的建筑，部分框支剪力墻結構中的框支框架只有特一級、一級及二級，不存在三級與四級的情況。因此，高規中也不存在三級、四級轉換梁的內力放大，相比抗規多了特一級水平轉換構件的內力放大要求。

③異形柱規程對轉換梁的調整要求

異形柱規程3.2.5的第四條要求，對于不規則的異形柱結構，其抗震設計應符合對于豎向抗側力構件不連續時，構件傳遞水平轉換構件的地震內力應根據不同條件和情況乘以1.25~1.5的放大系數。

該內力調整系數與抗震規范要求類似，均是一個范圍，但具體范圍的數值大小與抗規規范要求的1.25~2.0稍有區別。

異形柱規程附錄A中對底部抽柱帶轉換層的異形柱結構提出了相關的特殊要求，底部抽柱帶轉換層的異形柱結構，其轉換結構構件應采用梁；對于抗震設計時，底部抽柱帶轉換層的異形柱結構，其轉換梁和轉換梁下的柱的抗震等級應按本規程第3.3.1條相關規定提高一級采用。

另外異形柱規程中3.3.1節中給出了框架及框架—剪力墻的抗震等級，如下圖6所示。

按照上述異形柱結構的抗震等級，在實際的設計中如果存在抽柱轉換，則會存在三級抗震等級的轉換梁。這種情況下需要按照規范1.25~1.5的放大系數對轉換梁進行內力放大。但需要注意的是轉換梁的放大系數需要由設計師人為指定一個具體值。

3 .軟件執行對轉換梁的相關調整

通過上述對三本規范的梳理可知，高規中對轉換梁的內力放大系數值有明確的要求，其他兩本規范的水平轉換構件的內力放大系數是一個范圍，因此，程序在執行的過程中，對于特一級、一級及二級抗震等級的轉換梁會自動按照高規的要求執行內力放大。

對于三級及四級的轉換梁，即使定義了轉換梁，程序在默認情況下是不做內力的放大。雖然抗規和高規中均不存在三四級抗震等級的水平轉換構件，但是由于異形柱規程中存在底部抽柱帶轉換層的異形柱結構，該類結構中的轉換構件可能存在轉換構件抗震等級為三級的情況，此時應按照異形柱規程對其地震作用效應進行放大?；蛘哂行┛蚣芙Y構中存在梁托住的情況，設計師希望將該梁定義為轉換梁并考慮一定的放大，此時需要對抗震等級三級、四級的梁做人為內力放大。

PKPM程序為了執行上述情況下三、四級轉換構件的內力放大，提供了以下如圖7所示的選項供設計師自己填入相應的放大系數，當填寫了轉換構件（三、四級）的水平地震作用效應放大系數，程序會自動執行內力放大。

4 .轉換梁內力調整手工校核

① 轉換梁（特一級、一級、二級）內力調整的自動放大

某7度半的框支轉換結構，高度大于60m，該結構的轉換層在第五層，非底部加強區的剪力墻的抗震等級為二級，框支框架的抗震等級為一級。如下圖8為該工程的3D圖及第五層轉換層的梁、柱及墻體布置情況。

計算完畢選取其中某根轉換梁的計算結果，輸出該梁的相關計算信息。圖9為該梁的位置及幾何信息，圖10為該梁輸出的相關的調整系數信息及屬性信息，圖11為該梁的單工況內力計算結果。圖12為該梁輸出的組合內力及配筋結果。

針對該框支轉換梁進行手工校核，從圖12框支梁結果可知，該梁I端對應組合號為49，該組合的具體構成情況如下圖13所示：

該轉換梁i端的彎矩組合，手工校核情況如下：

M=1.2*（856.09）+0.6*124.78-0.28*（-237.01）-1.3*（-949.88）=2403.383kN·m，

手工校核結果與軟件計算結果完全一致。

從該組合過程看好像并沒有對轉換梁進行內力調整，但實際上構件信息中輸出的地震作用單工況內力已經考慮了規范調整，對該轉換梁涉及到剪重比、薄弱層及框支梁的內力放大調整，因此，需要查看軟件中的調整前后的地震作用內力才能看到調整過程。

圖14為該轉換梁在Y正偏心地震作用下調整前后的地震內力比較?？芍?，調整前該轉換梁i端彎矩為-391.13kN·m，調整后彎矩為：-949.99kN·m，該梁輸出調整后的地震內力已經考慮了所有的調整。該梁端在地震作用下的內力已經考慮了薄弱層調整系數X,Y向均為1.25、剪重比調整系數Y向為1.21，轉換梁內力放大調整系數1.6。

Y向正偏心地震作用下，該轉換梁有三個調整系數，綜合調整系數為：1.25*1.21*1.6=2.42，因此，按照這個調整系數計算調整后內力為：2.42*391.13=946.53kN·m。

（注意：由于該處剪重比調整系數是四舍五入以后的結果，實際計算的剪重比調整系數保留小數點后四位為：0.0237/（6080/311288.73）=1.2135。）

因此，計算調整后的內力準確值應該為：

1.25*1.2135*1.6*391.13=949.3kN·m，與軟件計算輸出結果完全一致。

從以上的校核可以看到，對于規范要求的特一級、一級、二級轉換構件，程序會自動考慮地震作用的內力調整，不用人為干預放大系數。

② 轉換梁（三級、四級）內力調整的人為指定及手工校核

同樣是上面的工程，將該轉換梁抗震等級修改為三級，程序輸出相關該梁的計算結果信息，圖15的構件信息中顯示該轉換梁地震內力放大系數為1.0，即該轉換梁程序不進行內力調整。

需要注意的是只要定義了轉換梁，該梁的屬性就變為不調幅梁，雖然不做轉換梁的內力調整，但這與不定義轉換梁相比，配筋結果也是不同的。

如果在SATWE中“調整信息”下對該三級抗震等級的轉換梁人工定義水平地震作用效應放大系數1.4（異形柱規程中的放大系數為1.25~1.5），如圖16所示，再查看該梁的信息輸出及配筋結果。

如圖17所示輸出了對應該梁的屬性、抗震等級及內力調整信息，圖18輸出了該轉換梁的組合內力及配筋結果。

該三級抗震等級的轉換梁i端彎矩組合仍然為49號組合，該轉換梁i端Y向正偏心調整前彎矩為：391.13kN.m，該轉換梁有剪重比調整1.2135，薄弱層調整1.25及轉換構件內力放大系數1.4調整，綜合調整系數為：

1.25*1.2135*1.4=2.1236

調整后地震作用為：

2.1236*391.13=830.6 kN·m

該梁i端的組合內力手工校核情況如下：

M=1.2*（856.09）+0.6*124.78-0.28*（-237.01）-1.3*（-830.6）=2248.32kN·m，

顯然，手工校核結果與軟件計算結果一致。

對于三四級轉換構件的內力放大程序不會自動執行，如果人為定義了內力調整系數，程序會考慮對該梁進行地震作用下的內力放大。

5 .某轉換梁定義轉換梁與否配筋比較

對于特一、一級及二級抗震等級的轉換梁，定義轉換梁與否由于有內力放大系數的差異，一般會影響配筋結果，但對于三、四級抗震等級的轉換梁，由于默認情況下程序不做內力的放大，定義轉換梁與否應該不影響計算配筋。當然，轉換梁與普通梁的構造配筋不同。在同等的條件下，對某根梁定義轉換梁與否進行配筋驗算，并對計算結果進行比對。

如圖19所示為該梁的相關基本信息，該梁抗震等級二級，內力組合屬于地震參與組合，按照普通梁及轉換梁分別計算，結果如圖19。

通過對比普通梁和框支梁的配筋結果，可知，框支梁的配筋計算與普通梁的配筋計算很大的不同點是，框支梁支座受拉鋼筋的計算僅僅考慮單筋截面。普通框架梁，抗震等級一、二、三級時，都需要按照考慮受壓鋼筋的雙筋截面進行設計。這會導致即使是在同等的彎矩下，框支梁支座計算的受拉配筋面積較普通梁大。同時更重要的一點，如果定義轉換梁，該梁就默認為非調幅梁，不做彎矩的調幅，這會導致即使單工況內力一致的情況下，若轉換梁的內力不做放大，定義轉換梁與否也會導致組合內力有別，進而導致配筋產生微小差異。

6 .對轉換梁內力調整及配筋設計的總結

對于框支轉換結構的內力調整級配筋設計總結如下：

① 在滿足抗規、高規的情況下，由于規范中僅僅有特一級、一級及二級三種情況，程序都會按照高規要求，自動對轉換梁執行地震作用的調整。

② 對抗震等級三、四級的轉換梁，默認情況下，程序不自動考慮地震作用的內力調整；如果按照異形柱規范或者人為定義了三、四級轉換構件的內力放大系數，程序也會考慮對三、四級轉換構件的放大。

③ 對于梁托柱的情況，有些情況下設計師定義轉換梁，雖然默認三、四級不做地震內力的調整，但由于轉換梁是非調幅梁，這會導致與不定義轉換梁相比，該梁的支座及跨中配筋會有微小變化。

④ 定義轉換梁與否，轉換梁的構造配筋與普通梁構造鋼筋也有區別，一般情況下轉換梁的構造配筋大于普通梁。

⑤ 轉換梁與普通梁的配筋還有一個很大的區別，轉換梁只按照單筋截面進行構件配筋設計，而普通的框架梁要按照規范的要求，一、二、三級按照雙筋截面進行配筋設計。這導致同等彎矩情況下，按轉換梁設計的支座受拉鋼筋面積一般大于按普通框架梁設計的面積。

設計團隊：圖鑒建筑規劃工程設計事務所

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