高层建筑梁式转换层结构设计2

黄熠

摘 要：当前，我国的城市建设中出现了越来越多的高层建筑，在高层建筑工程设计的过程中，梁式转换层结构的设计一直都是人们非常关心和关注的一个焦点，在这样的情况下，我们对高层建筑梁式转换层的设计进行探讨就存在着十分重要的意义。本文主要对这一问题展开探讨，以供借鉴。

关键词：梁式转换层；框支剪力墙结构；抗震等级

1 引言

最近几年，我国的建筑行业发展十分迅速，同时高层建筑也越来越普遍，人们对高层建筑的功能性也有了更为严格的要求，当前比较常见的设计就是小开间样式的民用住宅，下部采用的是公共的娱乐场所或者是大型的商场，所以在高层建筑的上部结构当中需要很多分隔结构做好空间的划分，在下部结构当中通常是需要一个灵活度较高，面积较大的空间，这样才能更好的满足建筑空间上的具体要求，但是对这种结构进行布置的过程中，通常都是上部的结构密集度高，下部的结构密集度低，这和常规的竖向结构布置原则刚好相反，所以为了更好的保证建筑的整体性就出现了一种转换层结构，在转换层的设计当中也有了很多全新的要求。

2 工程概况

该工程地下两层，地上裙房五层，总层数三十一层。一层层高为5.3米，二层、三层层高均为5.0米，四层、六层层高均为4.2米，五层层高为5.2米，七层至三十一层层高均为2.9米，建筑物总高99.2m。该工程地下一层为大卖场和地下车库，地下二层为车库及平战结合的六级民防地下室，一至四层为商场，五层为会所，六至三十一层为高级公寓。建筑抗震设防类别：裙房为乙类，主楼为丙类；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g；设计地震分组为第一组；场地类别为Ⅱ类。转换层设在第六层楼面。采用中国建筑科院编制的2004版PKPM-SATWE程序进行计算。

3 梁式转换层设计要点

3.1 抗震等级的确定

在该工程中，转换层设计的形式是框架-剪力墙结构，转换层以上的部分设置了剪力墙的结构形式，它是一种多种形式共存的高层建筑，而不能让将其单纯的理解成某一种结构来确定其抗震等级，而是要按照规范不同的要求对其进行适当的，这也是设计中应该注意到的一个问题。

按照相关的标准和要求，乙类建筑在本地区的抗震设防力度达到6-8度的时候，一定要比本地区的抗震强度要高一个等级。在进行抗震设计的过程中，B级高度的冰雷建筑钢筋混凝土结构一定要按照详细的规定去确认。如果地下室的顶层当做上部结构的嵌固端的时候，地下一层和下面的结构可以根据工程的实际情况选择三级或者是四级的强度。针对一部分的框支剪力墙结构结构，如果转换层设置在了3层或者是3层以上的位置上的时候，框支柱和剪力墙底部强度要求较高的部分一定要比要求的强度等级高出一级，如果已经达到特一级就不需要再提高等级。

3.2 结构竖向布置

高层建筑的侧向刚度应该坚持下小上大的原则，同时在设计的过程中还要尽量防止刚度发生骤然的变化，但是具备转换层的高层建筑明显是不符合这原则的，所以相关的文件当中已经对此作出了非常详细的规定，对于该工程来说，其是高位转换的形式，转换层上下等效侧向刚度比应该近似1，最大不能超过1.3，在设计的时候一定要对设计的原则进行充分的总结和归纳，实际上就是要对上部进行加强，而对下部进行弱化。在设计中我们应该采用以下几种方法：

第一，要和建筑专业进行积极的协商，使得更多的剪力墙能够落地设置，如果有必要的话还需要在底部的位置设置剪力墙，除了核心筒的位置其余的剪力墙一定要设置在底部，此外还要和建筑专业协商使得两侧都能有一片落地的剪力墙，这些措施都能十分有效的提高结构底部的刚度和强度。

第二，不断的提高底部剪力墙的厚度。转换层以下的剪力墙当中，核心筒位置的厚度要设置成600mm，其余的部分厚度要满足设计的要求。

第三，底部的剪力墙要保持不开洞或者是开小洞的状态，这样就可以更好的保证结构的刚度。

第四，要适当的提高底部柱和墙的混凝土强度，使用C45等级的混凝土。

第五，要按照实际的情况适当的减少转换层上部剪力墙的数量，对剪力墙自身的厚度也要加强控制，同时还要在某些相对较长的剪力墙当中开设结构洞，这样就能够对上部的刚度具有较强的弱化作用，这样做一方面可以有效的减少结构的自重，同时也使得地震作用力的影响明显下降，建筑自身的重量也要比之前小很多。

3.3 结构平面布局

工程底部为框架-剪力墙结构，体型简单、规则；上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上，东西向完全对称，南北向质量中心与刚度中心偏差不超过2m，结构偏心率较小.除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果。查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理，抗扭效果良好。

4 转换构件设计要求

4.1 框支柱

框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。工程框支柱抗震等级为特一级，轴压比不得大于0.6，对部分因截面尺寸较大而形成的“短柱”，不得大于0.55。柱截面延性还与配箍率有密切关系，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，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。在工程中，个别框支柱还兼做剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C50混凝土）即为2.64%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配。

4.2 框支梁

框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其上墙厚的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储备，特一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.6%。框支梁在满足计算要求下，配筋率不小于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因而应配置足够数量的腰筋。腰筋采用Ф16，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪很大，而且对于这样的抗震重要部位。

结束语

在高层建筑梁式转换层结构设计的过程中，一定要全面的根据建筑平面的形式和具体功能的要求去选择转换层的具体形式，在设计中，一个非常重要的环节就是科学的选择抗震的等级，此外还要充分的根据设计的具体要求对主要的部分和重要的构件进行有效的处理和适当的加强，保证结构的稳定性。■

参考文献

[1]蒋新梅.大跨度托柱转换梁抗震性能比较[J].四川建材，2009（3）.

[2]汪国煊.梁式转换层结构设计[J].科技资讯，2009（13）.

[3]黄志勇.论某高层建筑梁式转换层结构设计[J].广东科技，2009（6）.