有梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，近年來，高層建筑也層出不窮，迅速發(fā)展，高層建筑在體型復(fù)雜、內(nèi)部空間多變及功能多樣等方面有了更多的要求，因此，就需要轉(zhuǎn)換高層建筑的層結(jié)構(gòu)，本文主要分析了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，并介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 發(fā)展趨勢

帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的高層建筑的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)有：

（1）預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層。由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)有能減小截面尺寸、控制裂縫和撓度及減輕支撐負(fù)擔(dān)等優(yōu)點(diǎn)，因此，此結(jié)構(gòu)適合于建造承垂荷載的大跨度轉(zhuǎn)換層，能節(jié)省鋼材和混凝土。

（2）鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層。鋼骨混凝土梁和鋼筋混凝土梁相比，具有剛度好、承載力高，可塑性、耐久性和抗震性能高等特點(diǎn)，因此可以減少支模，準(zhǔn)確定位看，提高施工的速度，但它主要在國外被使用，國內(nèi)工程中使用的并不多。

（3）新型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。它是由多個(gè)混合空腹析架、單層析架空腹析架等疊合組成的。

2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)

目前被用于工程中的轉(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)形式有：梁式、箱形、厚板及巨型框架等。我國的高層建筑數(shù)量越來越多，其中數(shù)百棟建筑都帶有層轉(zhuǎn)換，大約百分之七十五的的都是梁式轉(zhuǎn)換層，約百分之十二的是板式轉(zhuǎn)換層。

由于梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)和施工較為簡單，受力明確，轉(zhuǎn)換梁可縱向、進(jìn)行布置，也可同時(shí)進(jìn)行布置，一般在底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中被運(yùn)用。

2.2 設(shè)計(jì)

（1）轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置。通過研究表明，底部轉(zhuǎn)換層位置高度將決定轉(zhuǎn)換層上下剛度的突變程度，此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，簡體容易出現(xiàn)受彎裂縫，增大框支柱的內(nèi)力，其上部附近的墻體容易遭受破壞。因此，轉(zhuǎn)換層的位置越高越不利于抗震。如果底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，就必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。結(jié)合工程研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)，可轉(zhuǎn)換斜撐、大粱、箱形結(jié)構(gòu)等。

（2）轉(zhuǎn)換層的豎向布置。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的需要靈活進(jìn)行布置，但必須能保證轉(zhuǎn)換層具有足夠的剛度，以免造成過度懸殊。如果是大底盤多塔樓的商住建筑，其轉(zhuǎn)換層最好設(shè)置在裙房的屋面層，加大梁板的厚度和尺寸， 避免中間出現(xiàn)剛度小的樓層，提高抗震能力，對框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，7級區(qū)曾轉(zhuǎn)換的位置最好不要超過5層，8級區(qū)最好不要要超過 3層，如果轉(zhuǎn)換層位置超過時(shí)，應(yīng)研究制定合理有效的措施。

（3）轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計(jì)。在帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的高層建筑中，因?yàn)樵O(shè)置了不同的層轉(zhuǎn)換，建筑物高度方向的剛度就不均勻了，豎向承載力不連續(xù)，傳力路線曲折，因此，建筑當(dāng)中有層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的部分抗震能力就較差。為了保證建筑的安全，應(yīng)增大轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用的計(jì)算內(nèi)力，在8級抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到豎向地震作用的影響。

3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及要求

次粱及其剪刀墻由框支主梁承托轉(zhuǎn)換，由于其傳力途徑通過多次轉(zhuǎn)換，受力也較為復(fù)雜。框支主梁需要承受其上部剪力墻和梁傳給的剪力，因此容易易受剪的破壞。在有可能發(fā)生地震的地區(qū)，建筑物必須具有抗震設(shè)防，為了進(jìn)一步為了進(jìn)一步提高受力性能及其抗震能力，在進(jìn)行平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使落地剪力墻與剪力墻和框支墻共同協(xié)作受力。

3.1 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

一般情況下，由軸壓比來進(jìn)行計(jì)算確定框支柱的截面尺寸。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該用最大的系數(shù)乘以框支柱的柱頂彎矩，并將其放大后進(jìn)行配筋。對剪力也要作相應(yīng)的調(diào)整，當(dāng)框支柱少于十根時(shí)，而且在一直二層，每層支柱所受剪力至少要取基底剪力的百分之二；如果在三層或三層以上時(shí)，至少要取基底剪力的百分之三；如果框支柱多于十根時(shí)，框支層在一至二層時(shí)，每層每根柱承受的剪力和應(yīng)該是基底層剪力的百分之二十；如果是三層及三層以上時(shí)，其應(yīng)該取基底層剪力的百分之三十，在對框支柱剪力做相應(yīng)的調(diào)整之后，應(yīng)相應(yīng)的對框支柱的彎矩等進(jìn)行調(diào)整，但其支柱軸力可以不做調(diào)整。當(dāng)抗震等級為一級時(shí)，其縱向鋼筋配筋率應(yīng)大于百分之一點(diǎn)二，二級時(shí)應(yīng)大于百分之一點(diǎn)零，三級時(shí)應(yīng)大于百分之零點(diǎn)九，四級是應(yīng)大于百分之零點(diǎn)八。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，縱向鋼筋間距應(yīng)該在八十到二百毫米之間，全部縱向鋼筋配筋率應(yīng)小于百分之四。

3.2 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)及要求

通過剪壓比的計(jì)算可以確定轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸，轉(zhuǎn)換梁最好不要開洞，如果需要開洞，洞口最好定在梁中和軸附近。為了提高其抗剪能力，必須對洞口的上、下弦桿采取一定的加強(qiáng)措施。轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)大于或者等于C3O。在非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁上，下主筋的最小配筋率應(yīng)為百分之零點(diǎn)三，而且最好不存在接頭，轉(zhuǎn)換梁上部應(yīng)該有超過百分之五十的主筋沿梁全長貫通，下部主筋要伸入柱內(nèi)。

3.3 截面設(shè)計(jì)方法

目前國內(nèi)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，通常采用的梁截面轉(zhuǎn)換方法是應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。該方法通過對裝換梁進(jìn)行分析，得到的結(jié)果是應(yīng)力和分布規(guī)律，為了能直接運(yùn)用分析結(jié)果，假設(shè)不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)，受壓的混凝土強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)值。

3.4 托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)

當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體不開洞時(shí)，轉(zhuǎn)換梁將和上部墻體共同工作，深梁將表現(xiàn)出受力特征，這時(shí)，應(yīng)該采用應(yīng)力截面設(shè)計(jì)法或深梁截面設(shè)計(jì)方法，通過計(jì)算，確定出其適當(dāng)?shù)姆峙湮恢谩４藭r(shí)轉(zhuǎn)換梁跨中的內(nèi)力較大，底部縱向鋼筋最好不要彎起或者是截?cái)啵可爝M(jìn)支座。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁所承托的上部墻體是小墻肢時(shí)，轉(zhuǎn)換梁上可按照普通截面設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行計(jì)算，縱向鋼筋可集中布置子轉(zhuǎn)換梁的底部。

3.5 設(shè)計(jì)方法的選擇

托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托普通框架式，可以按普通的梁截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算；當(dāng)其為斜桿框架式，應(yīng)該按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

本文通過對高層建筑結(jié)構(gòu)的分析，梁式結(jié)構(gòu)的高層建筑越來越多的被需要，通過合理的設(shè)計(jì)，可以提高具有轉(zhuǎn)換層的高層建筑的安全性及合理性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曲巖巖.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008(8).

[2] 張明武.高層綜合樓梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討[J].四川建材.2009(5).

[3] 朱樂成.如何加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)分析[J].建材發(fā)展方向.2011(6).

[4] 徐氫清.高層房屋建筑結(jié)構(gòu)分析與探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2011(20).

[5] 石永忠.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的基本原則[J].黑龍江科技信息.2012(2).