1、1浅谈复杂高层建筑梁式转换层结构设计分析摘要:近年来，国内外高层建筑发展迅速，现代高层建筑向着体型复杂、功能多样的综合性发展。这一方面为人们提供了良好的生活环境和工作条件，体现了建筑设计的人性化理念；另一方面也使建筑 结构受力复杂、抗震性能变差、结构分析和设计方法复杂化。本文以一栋带转换层的高层建筑的结构设计为例,重点探讨了高层建筑中梁式转换层结构的设计要点。 关键词：高层建筑；换层；结构设计 Abstract: In recent years, the rapid development of high-rise buildings at home and abroad, the moder
2、n high-rise building toward the comprehensive development of complex, diverse functions. On the one hand, to provide a good living environment and working conditions for the people, embodies the concept of human nature design; on the other hand, the building structure in complex stress, seismic perf
3、ormance variation, structural analysis and design method of complex. Structure design based on a high-rise building with transfer story as an example, discussed the key points in the design of high-rise building with girder transfer floor structure. Key words: high-rise building; structure design fo
4、r layer; 2中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号： 关键词: 梁式转换层设计要点设计要求 1.工程概况 该工程地下二层,地上裙房三层,总层数三十一层。一层.二层高为4.5 米,三层层高均为 5.5 米,四层至三十一层层高均为 3.0 米,建筑物总高 98.95m。该工程地下二层为车库及平战结合的六级民防地下室,地下一层为大卖场及车库,一三层为商场,四三十一层为高级公寓。建筑抗震设防类别:为丙类;抗震设防烈度为 6 度,设计基本地震加速度 0.05g;设计地震分组为第一组;场地类别为类。转换层设在第三层楼面。转换层结构平面简图见图 1。采用中国建筑科院编制的 2010 版 PKP
5、M - SATWE 程序进行计算。 图 1 转换层结构平面简图 2.转换层型式的选择 各种形式转换层的优缺点详见表 2.1: 转换层 优点 缺点 梁式转换层 设计和施工均较为简单。传力直接、明确、受力性能好、构造简单和施工方便 当上下轴线错位布置时，需增设较多的转换次梁，空间受力较为复杂 3箱式转换层 转换梁的约束强，刚度大整体工作效果好，上下部传力较为均匀，并且建筑功能上还可将其作为“设备层” 转换梁梁中开设备洞较多，施工复杂。且造价较高 厚板式转换层 下部柱网受上部结构布局影响较小，可灵活布置。厚板刚度很大，形成性较好，而且施工也较为偏介 厚板自重很大，地震作用也大，容易产生震害。并且材料
6、耗用多，经济性也较差 桁架式转换层 框框支柱柱顶弯矩和剪力比其他几种转换形式相对较小 施工复杂程度较高，且对于轴线错位布置时难度较大 表 2.1 各形式转换层优缺点对比 3.梁式转换层的结构设计要点 3.1 抗震等级的确定 本工程转换层以下为框架- 剪力墙结构,转换层以上为纯剪力墙结构,是多种结构形式共存的复杂高层建筑,因而不能象单纯的框架结构或剪力墙结构那样笼统地确定抗震等级,而应该严格按照现行规范的不同章节,有针对性地分别确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级,这是设计的关键点。 楼层最小地震剪力控制（抗震规范 5.2.5，高规 4.3.12） 抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符
7、合下式要求 VEKi(Gi+ Gi+1 +.+Gn) 4式中 VEki第 i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力； -剪力系数，不应小于下表规定的楼层最小地震剪力系数值，对于竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以 1.15 的增大系数； Gi-地震时结构第 i 层的重力荷载代表值。 （结构自重标准值加可变荷载组合值） 楼层最小地震剪力系数值： 类别 7 度 8 度 9 度 扭转效应明显或 基本周期小于 3.5s 0.016(0.024) 0.032(0.048)0.064 基本周期大于 5.0s 0.012(0.018) 0.024(0.032)0.040 注1、基本周期介于 3.5s 和 5s
8、之间的结构，可插入取值；2、括号内数值分别用于设计基本地震加速度为 0.15g 和 0.30g 的地区。 水平地震影响系数最大值 max 0.08（ 0.12 ） 0.16（ 0.24） 0.32 综上所述,本工程各部位的抗震等级确定详见表 3.1.1: 表 3.1.1 各部位抗震等级表 3.2 结构竖向布置 高层建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于 1,不应5大于 1.3。在设计过程中,应把握的原则归纳起来,就是要强化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下几种: (1)与建筑专业协商,使尽可能多的剪力墙落地,必要时甚至
9、可在底部增设部分剪力墙(不伸上去) 。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外,还与建筑专业协商后,让两侧各有一片剪力墙落地 1 这些无疑都大大增强了底部刚度。 (2)加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中,核心筒部分的厚度取为 600mm,其余部分的厚度取为 400mm。 (3)底部剪力墙尽量不开洞或开小洞,以免刚度削弱太大。 (4)提高底部柱、墙混凝土强度等级,采用 C50 混凝土(框支柱采用C50 混凝土) 。 (5)适当减少转换层上部剪力墙数目,控制剪力墙厚度,并可在某些较长剪力墙中部开结构洞,以弱化上部刚度。弱化上部刚度不仅对控制刚度比有利,还可减轻建筑物重量,减小框支梁承受的荷载;增大结构自振周期,减小地震作用力。 工程综合采用上述几种方法后,转换层上下刚度比在 X 方向为 0.725,在 Y 方向为 0.813,满足规范要求,效果良好。虽然上下部刚度比满足要求,但毕竟工程仍属于竖向不规则结构,转换层及其下各层为结构薄弱层,因而应将该两层的地震剪力乘以 1.15 的增大系数。
