高层商住楼框支—剪力墙结构转换层优化设计

尹小柳

【摘要】本文对剪力墙结构转换层的优化设计进行了介绍，主要介绍了建筑结构设计的概念设计、结构的选取、抗震设防等级的确定、建筑结构的安置、建筑结构空间整体的分析及转换层的布局等。在發生地震时，必须严格控制建筑结构出现的位移量和旋转效应，保证建筑结构格局的合理性。

【关键词】高层商住楼；框支剪力墙结构；转换层优化设计

1、建筑框支剪力墙结构设计的优化

在框支剪力墙结构设计中，剪力墙常常是沿着轴向方向或某一角度双向布局的，这样便形成了三维结构；剪力墙结构抗震功能的设计，应该做到有效防止单方向剪力墙结构的布局，最好采用两个相向方向作用力的相互作用，这样保证剪力墙结构在受力方向上保持的同等、一致，充分展现剪力墙结构良好的空间立体工作机能。建筑剪力墙结构的抗侧刚度及所承受的作用力相对较大，能够让剪力墙结构充分发挥自身的能力，使结构自身重力降低，相应增大了可用空间，墙体应保持布置的合理性，这样才能保证建筑剪力墙结构侧向刚度的适合。

剪力墙结构的墙肢解面应保持整齐、有序，垂直方向应保持着均匀的弹性变形刚度，剪力墙结构的洞孔应保证同方向对齐，规则的分布，这样才能有效的形成清晰地墙体结构，保证作用力分布均匀、有序，同时可以和目前大多数的计算图纸相吻合，设计的结果安全准确。避免在弹性变形刚度较大的墙体处设置洞口，若剪力墙的洞口设置在上述位置，则墙体配筋按框架结构进行设计。

对于长肢剪力墙（墙肢长度超过8米时）应该设置结构洞。把长肢墙分成短肢墙，每段墙段之间采用连梁进行连接，每个单独墙段的总高度和其截面总高度的比应大于2，从而防止了剪力墙架构出现脆性的破坏。剪力墙结构的抗震设计过程中，应该错开洞孔和墙体边附近，或在相邻洞孔之间形成一个符合基本规格的小墙肢，剪力墙的墙肢截面高度hw与厚度bw之比不大于4时，宜按框架柱进行截面设计。

剪力墙结构的主要特点就是墙体表面及内部弹性变形刚度承载作用力大，而墙体表面外的承载作用力相对较小，这就需要对剪力墙结构外侧的弯距进行控制，确保剪力墙结构表面的稳定性。若剪力墙结构的墙肢和其表面外侧的连梁连接时，应采取必要的措施减轻连梁端部作用力对墙体的影响。

2、框支剪力墙结构计算的优化

在对剪力墙结构进行设计过程中，应严格依据相关规范全面考虑结构设计的合理性，例如剪力墙结构的弹性变形刚度应保持相对较小的值。在保障了楼层最大程度楼层间距和层间唯一的基础上，以严格确定楼层之间的最小剪力系数为方向，使计算结构的准确性无限的接近。

3、楼层间最小剪力系数的优化

在符合短肢剪力墙结构承担的由地震引起底部倾覆力矩不足建筑结构整体的40%时，最大限度避免对墙体的布置，以大面积的剪力墙结构布局为方向，保证建筑结构具有合适的侧向弹性变形刚度，保障楼层之间的最小剪力系数和规范值相接近。如此才能降低建筑结构自身重量，减轻地震带来的破坏力，为工程成本有效的降低。

4、高层商住楼框支层结构的优化设计

在建筑剪力墙结构的设计过程中商住楼的框支层是设计最薄弱的部位。因此强化它的抗变形能力，提高其在地震过程中的抗震能力十分重要。我们可以从以下几方面进行讨论。

4.1 框支层中框支梁的优化设计

对于设计要求而言转换层上的剪力墙结构应直接在框支梁上设置，然而转换层对应的轴网往很难形成一致，在实施过程中很难完成。针对这种情况我们可以将传统的设计理念框支梁直立设计形式改变成交叉设计形式，如此可以简单的满足设计规范的要求。

4.2 框支层中框支梁的构建和计算

框支梁（转换梁）受力复杂，宜在结构整体计算后，按有限元方法进行详细分析，由于框支梁与上部墙体的混凝土强度等级及厚度不同，竖向应力在柱上方集中，并产生大的水平拉应力，详细分析结果说明，框支梁一般为偏心受拉构件，并承受较大的剪力。当加大框支梁的刚度时，能有效地减少墙体的拉应力。偏心受拉的框支梁，其支座上部纵筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部纵筋应全部直通到柱内框支梁不宜开洞。若需要开洞时，洞口位置宜远离框支柱边，以减小开洞部位上下弦杆的内力值。上下弦杆应加强抗剪配筋，开洞部位应配置加强筋，或用型钢加强。

5、高层商住楼剪力墙结构转换层的优化设计

在对高层商住楼剪力墙结构转换层进行设计过程中，必须确保建筑内空间有足够的弹性变形刚度，避免纵向弹性变形及刚度变化量过大。在设计剪力墙结构转换层的抗震性能时，要准确把握转化层两层之间的弹性变形刚度变化度，让其尽量贴近1值，最大误差不得超过2。所以可以对剪力墙结构的接地部分进行控制，增加剪力墙结构接地部分的厚度，提高混凝土强度等级，减小洞孔的直径，在纵横角度上保证转换层形成立体筒状，这样还可以辅助剪力墙结构的承重能力，提升空间层的弹性变形刚度。

针对特殊的受力结构，在对其进行整体分析计算后，必须要以框支梁两层之间作为研究对象，展开有效的整体计算。框支梁的截面面积应由剪力的大小决定，框支梁的截面高度控制在跨度的一半或略小即可，若工作需要可加入腋梁进行控制。在构建过程中要采用一定的对策。增大框支梁和墙体受力情况整体性能，减轻框支梁受到的剪力作用效果。

对于高层商住楼较高位置转换层抗震效果不是很明显，转换层抗震设防要符合相关的规定。为确保建筑的稳定安全，保证受到地震发生时作用到剪力墙结构晚于装换层上部结构，必须保证建筑空间的安全度高于转换层上层。严格对框支柱的轴压比和梁端的抗剪力度进行控制。实际设计过程中可以清楚发现，转换层的楼板出现形变，建筑空间的框支柱的位移发生变化，且变化位移增加，进而让框支柱所受剪力的作用效果较理论计算所得数据要大。所以底层建筑空间框支柱的承受力不可以直接利用楼板弹性变形刚度无穷大的假设计算数据，在进行抗震性能检测汇总，框支柱的轴压比要小于0.6，箍筋间距≤100mm，这样才能增大框支柱的抗变形能力。

6、结束语

高层商住楼结构纵向架构受力的不均匀，就会造成建筑结构内部传力不对等的现象。本文就对高层商住楼框支-剪力墙结构转换层优化设计进行了简单的分析，对剪力墙结构、转换层均作了简单的介绍，希望本文可以给剪力墙结构设计人员带来帮助。