高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新探

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1、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新探摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑越來越傾向于高層，并且復(fù)雜化，因此產(chǎn)生了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式，其中，轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)就是其中之一。本文簡要地介紹了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，并結(jié)合實(shí)際工程對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行了簡單的分析與探討，可供設(shè)計(jì)參考。　　關(guān)鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　　　引言：高層建筑的轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的復(fù)雜工程，在設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合工程的特點(diǎn)和實(shí)際情況，通過對(duì)建筑全方位的研究計(jì)算和分析，選擇合理的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，解決問題，才能提高設(shè)計(jì)和施工的效率。　　1設(shè)計(jì)原則　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置會(huì)造成豎

2、向構(gòu)件的不連續(xù)而產(chǎn)生剛度突變，地震作用下會(huì)在轉(zhuǎn)換層上下形成薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震極為不利，所以轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須遵循以下一些相關(guān)規(guī)定：　?。?）在轉(zhuǎn)換層設(shè)置在第2層以上時(shí)，為防止在地震作用下轉(zhuǎn)換層形成薄弱層，應(yīng)使γ1≥0.6，γe2≥0.8，才能保證在水平荷載作用下，轉(zhuǎn)換層上、下部樓層側(cè)向剛度不致相差過大，使上柱有良好的抗側(cè)力性能，確保構(gòu)件的整體受力穩(wěn)定?！　?gamma;1=ViΔi+1/Vi+1Δi（1）　　γe2=Δ2H1/Δ1H2（2）　　式

3、中：γ1樓層側(cè)向剛度比；　　Vi、Vi+1第i層和第i+1層的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；　　Δi、Δi+1第i層和第i+1層在地震作用標(biāo)準(zhǔn)值作用下的層間位移（m）；　　γe2轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比；　　H1轉(zhuǎn)換層及其下部結(jié)構(gòu)的高度；H2轉(zhuǎn)換層上部若干層結(jié)構(gòu)的高度；　　Δ1轉(zhuǎn)換層及其下部結(jié)構(gòu)的頂部在單位水平力作用下的側(cè)向位移；　　Δ1轉(zhuǎn)換層上部若干層結(jié)構(gòu)的頂部在單位水平力作用下的側(cè)向位移?！　。?）在設(shè)計(jì)中應(yīng)保證轉(zhuǎn)換梁具有足夠的剛度，一般要求轉(zhuǎn)換梁截面高度不宜

4、小于跨度的1/8，托柱轉(zhuǎn)換梁截面寬度不應(yīng)小于其上所托柱在梁寬方向的截面寬度。　?。?）盡量多布置落地豎向構(gòu)件，減少轉(zhuǎn)換構(gòu)件，轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就少?！　。?）轉(zhuǎn)換層位置不宜過高，否則會(huì)造成內(nèi)力突變進(jìn)一步加劇。所以轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度8度時(shí)不宜超過3層，7度時(shí)不宜超過5層，6度時(shí)可適當(dāng)提高?！　。?）轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主要轉(zhuǎn)換構(gòu)件上；復(fù)雜的傳力路徑會(huì)加大轉(zhuǎn)換梁的剪力、扭矩與彎矩?！　?設(shè)計(jì)實(shí)例　　本工程位于某市中心城區(qū)，是商住合為一體的高層建筑，建筑物總高為65.4m,其中地下1層，主要用途為汽車庫和設(shè)備用房;1～3為商業(yè)用

5、途;4～20層為住宅樓?！　?.1結(jié)構(gòu)選型　　因?yàn)樵摴こ虨樯套』鞛橐惑w的綜合性建筑,住宅樓部分分隔空間較多,所以采用剪力墻結(jié)構(gòu);而底部商業(yè)樓需要用到大空間結(jié)構(gòu),就要將剪力墻結(jié)構(gòu)中的部分剪力墻改為框架結(jié)構(gòu)。這種上部為剪力墻結(jié)構(gòu),底部為部分框架的剪力墻為框支剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)住宅樓部分剪力墻不能從上到下貫通到基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)換層?！　〔煌愋偷霓D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：（1）梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)和施工均較為簡單,傳力較為明確,是目前應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換型式。它的缺點(diǎn)在于，當(dāng)上下軸線錯(cuò)位布置時(shí)，需增設(shè)較多的轉(zhuǎn)換次梁，空間受力較為復(fù)雜，此時(shí)應(yīng)對(duì)框支主梁進(jìn)行應(yīng)力分

6、析。（2）箱式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于,轉(zhuǎn)換梁的約束強(qiáng),剛度大,整體工作效果好,上下部傳力較為均勻,并且建筑功能上還可將其作為設(shè)備層；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換梁梁中開設(shè)備洞較多，施工復(fù)雜,且造價(jià)較高。（3）厚板式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)勢(shì)在于,下部柱網(wǎng)受上部結(jié)構(gòu)布局影響較小,可靈活布置，厚板剛度很大,形成一個(gè)承臺(tái),整體性較好,而且施工也較為便捷，但由于厚板自重很大,地震作用也大，容易產(chǎn)生震害，并且材料耗用多,經(jīng)濟(jì)性也較差。（4）桁架式轉(zhuǎn)換層的框支柱柱頂彎矩和剪力比其他幾種轉(zhuǎn)換型式相對(duì)較小，但此法施工復(fù)雜程度較高,且對(duì)于軸線錯(cuò)位布置時(shí)難度較大?！　?duì)上述各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，梁式

7、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)相對(duì)其它幾種更為經(jīng)濟(jì)、可靠，所以該工程選用了帶梁式轉(zhuǎn)換層的框支剪力墻結(jié)構(gòu)?！　?.2抗震等級(jí)的確定　　根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010），本工程為丙類建筑，高度65.4m，所處地區(qū)地震設(shè)防列度為7度，根據(jù)表3.9.3得知框支框架及底部加強(qiáng)部位的剪力墻抗震等級(jí)均為二級(jí)。又根據(jù)10.2.6條對(duì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)換層的位置在3層及3層以上時(shí)，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級(jí)需提高一級(jí)采用。因本工程轉(zhuǎn)換層位置處于結(jié)構(gòu)3層，已屬于高位轉(zhuǎn)換，根據(jù)規(guī)范要求，該框支框架與底部加強(qiáng)部位的剪力墻抗震等級(jí)均為一級(jí)?！　?.3

8、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置　　由于上部的住宅樓需分隔空間較多，一次轉(zhuǎn)換難以滿足建筑功能的需求，因此本商住樓設(shè)置了主梁與次梁的二次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面布置圖如下圖所