1、某高层建筑转换层结构设计摘 要：转换层结构设计是当前城市高层建筑结构设计中的重要内容。其设计质量水平的高低在很大程度上决定着整个高层建筑的设计水平。文章根据工程实例，主要从转换层的结构布置设计、结构整体分析和结构构件设计等几个问题入手进行分析探究。 关键词：高层建筑；转换层结构；结构构件设计 中图分类号：TU97 文献标识码： A 1. 工程概况 本工程为佛山市港口路西侧、华新路南侧、澜石二路北侧地块保障性住房项目，位于广东省佛山市禅城区佛山新港路北面，东平大桥东北角。场地位于地震烈度 7 度区，场地土类别属于 II 类，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值 0.10g。地上总建筑面积约
2、 57600 平方米，建筑层数地下 2 层，地上主楼 33 层。13 层为集中商业，4-33 层为保障性安置房，建筑高度 99.90m。因为考虑建筑功能，本工程主体结构采用部分框支剪力墙结构，转换层设置在结构的第 4 层。不属于高位转换，但框支柱及落地剪力墙抗震等级需提高一级。 2. 转换层的结构布置设计 一般在高层建筑结构设计中采用转换层的结构设计, 都是因为出于建筑功能的考虑, 建筑底部的楼层需要大空间, 而上层的空间结构开间则相对较小。这种情况一般上部采用剪力墙结构，而底层采用设置转换层对部分剪力墙进行转换。但是即便设计了结构转换层,其布置设计不合理,也不会起到良好的转换作用。框支剪力墙
3、结构需要布置部分落地剪力墙，并加大墙壁厚度。落地剪力墙间距设计也必须要得到严格控制,框支柱与相邻落地剪力墙的间距一般不宜超过 15m，超过时应加强转换层楼盖的整体刚度，必要时将楼盖视为水平深梁，校核其承载力。框支柱周边的楼板不能出现错层现象, 这些都是为了避免建筑转换层结构的下部结构遭受破坏而制定的规定要求。在框支剪力墙结构中,转换层的上一层最好不要在墙体附近设置边门洞,也不宜在中柱上方设置任何孔洞, 这是为了避免框支剪力墙的剪力增大而引起应力集中现象,使转换层结构的墙体受到破坏。若必须要设置一定的门洞, 则最好将门洞设置在墙体的中部, 这样能够使结构的各个部位都受力均衡。本工程采用梁式转换，
4、受力更明确，设计施工也简单，特别适用于上部为剪力墙的转换层。 转换层平面布置标准层平面布置 3. 结构的整体分析 3.1 本工程采用 PKPM-SATWE 进行结构分析，且使用广厦建筑结构GSCAD-GSSAP 进行辅助分析。结构计算考虑偶然偏心地震作用，扭转耦联及施工模拟，结构计算时嵌固端取在地下室顶板处。静力分析结果显示，两种方法结果相近，结构以扭转为主的第 1 自振周期 Tt 与平动为主的第1 自振周期 T1 的比值均不大于 0.90。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比值基本不大于 1.2， 且水平位移及层间位移较小，各楼层的本层位移角均不大于上层位移
5、角的 1.2 倍及上 3 层平均位移角的 1.2 倍，说明结构侧向刚度规则。 3.2 根据高规要求，本工程进行了弹性动力时程分析。3 条地震波（1 条人工波 2 条天然波）时程分析计算得出的层间位移角曲线在 4 层有突变，这是由于转换层处刚度突变引起，应特别加强该部分的竖向构件。其余各楼层动力时程反应值（最大位移，最大层间位移角，最大反应剪力，最大反应弯矩）各指标均小于规范反应谱法（CQC）的计算值，说明SATWE 的整体计算设计是安全的，可作为设计依据。 4. 转换层结构构件设计 4.1 框支柱 本工程框支柱的抗震等级为特一级，为了保证框支柱的延性，结构设计时严格控制框支柱的轴压比不大于 0
6、.60；柱体积配箍率不应小于1.6%；全部纵向钢筋的最小配筋率不小于 1.6%。此外，在上部墙体范围内的框支柱纵向钢筋应伸入墙体内不少于一层，强化转换层上下之间的连接；位于墙体范围外的纵筋应采取水平锚入转换层梁板内的方法，达到锚固要求。在转换层结构中，框支柱是很重要的构件，保证其安全性对整个结构都具有非常重大的意义。 框支柱配筋示意图 4.2 框支梁 作为上下层荷载的传输枢纽，框支梁能够保证框支剪力墙抗震性能。框支梁截面尺寸主要受剪压比支配，宽度应大于其 2 倍的其上墙体厚与400 mm；由于受力较巨大、复杂，因此结构设计时，应保证留有一定的安全储备。本工程框支梁抗震等级为一级，要求其配筋率应
7、大于 0.50%。因框支梁的受力不均匀，梁中存在较大的轴力，因此应配备一定的腰筋量及支座通长筋。作为抗震的重要构件，框支梁的受剪很大，应遵循“强剪弱弯”的方针，在纵筋数量较多的前提下，加强箍筋的配置。本工程按 SATWE 及 GSSAP 包络值进行框支梁设计，且采用高精度有限元 FEQ程序进行校核。部分框支梁端部采用加腋方式，提高框支梁端部的抗剪承载力且保证建筑的使用空间。框支梁至少保证 50%支座筋沿梁全长贯通，下部纵筋全部直通到柱内锚固。 框支梁配筋示意图 4.3 转换层楼板 部分框支剪力墙结构中，转换层楼板是重要的传力构件，主要负责完成上下部分剪力重分配，不落地剪力墙的剪力需要通过转换层
8、楼板传递到落地剪力墙，转换层楼板自身存在受力大、变形大特点，必须要有足够的刚度来支撑。因此本工程转换层楼板厚度取 180mm，采用12150 双层双向拉通。楼板中的钢筋应锚入边梁及墙体内 La。 5. 结语 在地震区，采用转换层结构是解决复杂平面及体型转换的一种行之有效的方法，但带转换层结构的高层建筑受力非常复杂，在严格控制规范要求的各项计算指标的前提下，采取有效的构造措施是非常有必要的。当然, 在高层建筑的转换层结构设计中, 所需要注意的设计要点问题绝非仅有本文上述的几点。在实际的建筑设计中,还必须要结合实际情况和当地的地震烈度进行合理设计, 确保高层建筑在满足基本的建筑设计要求和抗震性能的前提下, 实现最佳的经济效益和功能作用。 本工程属于佛山市禅城区政府重点保障性住房项目，目前已经竣工验收，获得业主的一致好评。 参考文献 1 王新国.高层建筑梁式转换层结构设计J.福建建筑,2007. 2 覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨J.中国高新技术企业,2010.
