高層建筑梁式轉換層結構設計2

黃熠

摘 要：當前，我國的城市建設中出現了越來越多的高層建筑，在高層建筑工程設計的過程中，梁式轉換層結構的設計一直都是人們非常關心和關注的一個焦點，在這樣的情況下，我們對高層建筑梁式轉換層的設計進行探討就存在著十分重要的意義。本文主要對這一問題展開探討，以供借鑒。

關鍵詞：梁式轉換層；框支剪力墻結構；抗震等級

1 引言

最近幾年，我國的建筑行業發展十分迅速，同時高層建筑也越來越普遍，人們對高層建筑的功能性也有了更為嚴格的要求，當前比較常見的設計就是小開間樣式的民用住宅，下部采用的是公共的娛樂場所或者是大型的商場，所以在高層建筑的上部結構當中需要很多分隔結構做好空間的劃分，在下部結構當中通常是需要一個靈活度較高，面積較大的空間，這樣才能更好的滿足建筑空間上的具體要求，但是對這種結構進行布置的過程中，通常都是上部的結構密集度高，下部的結構密集度低，這和常規的豎向結構布置原則剛好相反，所以為了更好的保證建筑的整體性就出現了一種轉換層結構，在轉換層的設計當中也有了很多全新的要求。

2 工程概況

該工程地下兩層，地上裙房五層，總層數三十一層。一層層高為5.3米，二層、三層層高均為5.0米，四層、六層層高均為4.2米，五層層高為5.2米，七層至三十一層層高均為2.9米，建筑物總高99.2m。該工程地下一層為大賣場和地下車庫，地下二層為車庫及平戰結合的六級民防地下室，一至四層為商場，五層為會所，六至三十一層為高級公寓。建筑抗震設防類別：裙房為乙類，主樓為丙類；抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.15g；設計地震分組為第一組；場地類別為Ⅱ類。轉換層設在第六層樓面。采用中國建筑科院編制的2004版PKPM-SATWE程序進行計算。

3 梁式轉換層設計要點

3.1 抗震等級的確定

在該工程中，轉換層設計的形式是框架-剪力墻結構，轉換層以上的部分設置了剪力墻的結構形式，它是一種多種形式共存的高層建筑，而不能讓將其單純的理解成某一種結構來確定其抗震等級，而是要按照規范不同的要求對其進行適當的，這也是設計中應該注意到的一個問題。

按照相關的標準和要求，乙類建筑在本地區的抗震設防力度達到6-8度的時候，一定要比本地區的抗震強度要高一個等級。在進行抗震設計的過程中，B級高度的冰雷建筑鋼筋混凝土結構一定要按照詳細的規定去確認。如果地下室的頂層當做上部結構的嵌固端的時候，地下一層和下面的結構可以根據工程的實際情況選擇三級或者是四級的強度。針對一部分的框支剪力墻結構結構，如果轉換層設置在了3層或者是3層以上的位置上的時候，框支柱和剪力墻底部強度要求較高的部分一定要比要求的強度等級高出一級，如果已經達到特一級就不需要再提高等級。

3.2 結構豎向布置

高層建筑的側向剛度應該堅持下小上大的原則，同時在設計的過程中還要盡量防止剛度發生驟然的變化，但是具備轉換層的高層建筑明顯是不符合這原則的，所以相關的文件當中已經對此作出了非常詳細的規定，對于該工程來說，其是高位轉換的形式，轉換層上下等效側向剛度比應該近似1，最大不能超過1.3，在設計的時候一定要對設計的原則進行充分的總結和歸納，實際上就是要對上部進行加強，而對下部進行弱化。在設計中我們應該采用以下幾種方法：

第一，要和建筑專業進行積極的協商，使得更多的剪力墻能夠落地設置，如果有必要的話還需要在底部的位置設置剪力墻，除了核心筒的位置其余的剪力墻一定要設置在底部，此外還要和建筑專業協商使得兩側都能有一片落地的剪力墻，這些措施都能十分有效的提高結構底部的剛度和強度。

第二，不斷的提高底部剪力墻的厚度。轉換層以下的剪力墻當中，核心筒位置的厚度要設置成600mm，其余的部分厚度要滿足設計的要求。

第三，底部的剪力墻要保持不開洞或者是開小洞的狀態，這樣就可以更好的保證結構的剛度。

第四，要適當的提高底部柱和墻的混凝土強度，使用C45等級的混凝土。

第五，要按照實際的情況適當的減少轉換層上部剪力墻的數量，對剪力墻自身的厚度也要加強控制，同時還要在某些相對較長的剪力墻當中開設結構洞，這樣就能夠對上部的剛度具有較強的弱化作用，這樣做一方面可以有效的減少結構的自重，同時也使得地震作用力的影響明顯下降，建筑自身的重量也要比之前小很多。

3.3 結構平面布局

工程底部為框架-剪力墻結構，體型簡單、規則；上部為純剪力墻結構。在剪力墻平面布置上，東西向完全對稱，南北向質量中心與剛度中心偏差不超過2m，結構偏心率較小.除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強抗扭效果。查閱計算結果，扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于1.4，均滿足平面布置及控制扭轉的要求。可見工程平面布局規則合理，抗扭效果良好。

4 轉換構件設計要求

4.1 框支柱

框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并應滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性，對其軸壓比應嚴格控制。工程框支柱抗震等級為特一級，軸壓比不得大于0.6，對部分因截面尺寸較大而形成的“短柱”，不得大于0.55。柱截面延性還與配箍率有密切關系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱的大得多。箍筋不得小于Ф10@100，全長加密，且配箍率不得小于1.5%。在工程中，個別框支柱還兼做剪力墻端柱，所以還應滿足約束邊緣構件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C50混凝土）即為2.64%。框支柱為非常重要的構件，為增大安全性，對柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應的增大系數，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。因為程序計算時，一般假定樓板剛度無限大，水平剪力按豎向構件的剛度分配。

4.2 框支梁

框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制，寬度不小于其上墻厚的2倍，且不小于400mm；高度不小于計算跨度的1/6。工程框支梁梁寬統一定為800mm。框支梁是一個復雜而重要的受力構件，因而在設計時應留有較多的安全儲備，特一級抗震等級的框支梁縱筋配筋率不得小于0.6%。框支梁在滿足計算要求下，配筋率不小于0.8%。框支梁一般為偏心受拉構件，梁中有軸力存在，因而應配置足夠數量的腰筋。腰筋采用Ф16，沿梁高間距不大于200mm，并且應可靠錨入支座內。框支梁受剪很大，而且對于這樣的抗震重要部位。

結束語

在高層建筑梁式轉換層結構設計的過程中，一定要全面的根據建筑平面的形式和具體功能的要求去選擇轉換層的具體形式，在設計中，一個非常重要的環節就是科學的選擇抗震的等級，此外還要充分的根據設計的具體要求對主要的部分和重要的構件進行有效的處理和適當的加強，保證結構的穩定性。■

參考文獻

[1]蔣新梅.大跨度托柱轉換梁抗震性能比較[J].四川建材，2009（3）.

[2]汪國煊.梁式轉換層結構設計[J].科技資訊，2009（13）.

[3]黃志勇.論某高層建筑梁式轉換層結構設計[J].廣東科技，2009（6）.