箱形转换层框支剪力墙结构设计

箱形转换层的框支剪力墙结构设计摘要：在现代建筑的设计中，由于需求的多样性，因此往往要求同一建筑具有不同的功能。同时，这也对建筑的结构设计产生了多种需求。本文主要阐述了高层建筑中的箱型转换结构中关于框支剪力墙的设计。

关键词：箱型转换框支剪力墙结构设计

随着建筑业的发展，人们对同一建筑的不同功能和用途产生了广泛的需求。同一建筑中往往要同时具有会客大厅、宾馆、写字楼等多种功能。因此，这对同一建筑的结构设计产生了更为复杂的要求。如何能够保证建筑质量，同时保证质量和实用性，这已经称为了建筑结构设计中首先要解决的问题。本文从箱型转换结构和框支剪力墙的结合应用着手，浅谈两者结合的结构设计。

一、箱型转换层和框支剪力墙

随着不同产业的发展，人们对建筑的功能和用途也产生了不同的需求。同一建筑往往要具备大厅、宾馆、办公等等一系列的功能。这就促使建筑的上层是办公写字楼，下层是娱乐设施等场所。因此建筑的墙体结构和网柱的设计也变得很复杂。

1箱型转换

由于上下的空间要求不同，则必须在两层之间加入转换结构。从而分散作用力，保证建筑的稳固。转化结构主要包括梁式转换结构、箱型转换结构、厚板转换层、桁架转换层。（如图1，表1）

需要说明的是，箱形转换层的平面内刚度比梁式转换层大, 但小于厚板转换层, 能够改善带转换层的高层建筑结构的受力性能。箱形转换层可用于上、下层结构形式转换、上下柱网尺寸扩大, 上下轴线错位等不同情况，因此应用最为安全和普遍。

等情况。

2框支剪力墙

框支剪力墙指一个局部名称。因为某些建筑要求剪力墙不能落地，因此要设计框支柱和框支梁进行支撑，由此而产生了框支剪力墙。框支剪力墙是指结构的中部，由于有些剪力墙不能落地，因此会产生一个框支结构。剪力墙中只有一部分不能落地，这有这一局部被称为框支剪力墙。框支剪力墙周边应设置端柱和梁作为边框，端柱截面尺寸宜与同层框架柱相同，且应满足框架柱的要求；当墙周边仅有柱而无梁时，应设置暗梁，其高度可取 2倍墙厚。框支剪力墙开洞时，应在洞口两侧配置边缘构件，且洞口上、下边缘宜配置构造纵向钢筋。

二、箱型转换层的框支剪力墙结构的特点

箱型转换结构和框支剪力墙相结合对于非落地空间转换的建筑来说具有非常大的优势。首先框支剪力墙具有良好的支柱作用。而箱型转换结构中的箱体可以增加转换层的刚度，在箱体中的框支梁和框支柱又能够提高墙体的抗扭曲性。这样可以增加建筑的整体刚度，满足高层建筑抗震和防风的功能。当然，这也是建立在良好的设计和计算中的。

三、箱型转换层的框支剪力墙结构的应用

1结构设计的软件分析程序及其应用

应用箱型转换层得框支剪力墙结构体系一般都是较为复杂的高层建筑,因此结构设计程序的选用也非常重要。结构设计的较为普遍的采用两种软件，一种是pkpm系列的 satwe 程序 (包括pmsap 及satwe 动力时程分析)。其中，后者采用的技术为墙元模拟剪力墙,在剪力墙的设计中应用比较广泛。初次意外，体单元模型的ansys有限元分析软件也在结构设计中进行复核。

2软件程序使用的注意事项

首先，在程序平面输入时，要将人工指定框支柱和框支梁正确的输入。要正确指定转换构件,保证平面输入的准确性。同时，要促使程序依照相关规范规定计算,同时增加对转换构件在水平地震作用下的计算内力,保证计算的准确性，并在此基础上，能够对框支柱的水平地震剪力进行调整等。

其次，在程序计算中要尽量符合工程实际。在底层计算高度中，要选取地下室顶板板面至箱形转换层箱体中间的高度，也就是底层净高加箱体高度的一半。第二层转换层应该选取第二层箱形转换层箱体中间至三层的面。

第三，对于剪力墙之间的连结梁，要根据具体情况指定。这可以是连梁或框架梁。因为，计算中程序会按照梁的不同作用将其刚度进行分析后折减，从而再计算其内力。对于跨高比较大(>5)的连梁,在计算机程序中它的受力模式接近框架梁，应当再由人工定义

这一类梁为框架梁,从而保证内力分析的准确。在梁与墙相交处设暗柱，并按计算配筋。

第四，对于一字型墙肢出现与其平面外方向的楼面梁连接时,为抵抗梁端弯矩对墙的不利影响, 在程序计算中将梁与墙相交处作铰接处理,减少梁对墙产生的平面外弯矩。

第五，应当注意的是剪力墙的荷载应保证准确传至其下部构件上。对于靠近柱支座的剪力墙,程序可能会自动判断其下端节点为柱节点, 而将墙体荷载传至柱上, 造成梁的内力分析偏差,此时可在墙肢下端对应位置的梁上增加附加节点,以确保墙肢荷载作用在梁上；对于墙直接置于箱板上的情况,应于墙下设置暗梁, 使墙体荷载传力途径明确,不造成缺失。

最后，关于转换层上这两层剪力墙严重超筋问题，应严格控制转换梁的剪压比，绝对保证转换梁的安全。严格控制上一层剪力墙的轴压比和剪压比。轴压比参照再上一层的即可。

3 箱型转换的设计

箱型转换层得抗震性和抗风性是结构设计和计算中的重中之重。目前对于抗震性的规定只有相关规范规程，但是没有箱形转换层的设计条文。相关的计算软件和公式都缺乏统一和科学性，结构设计师大部分都是凭借经验以及以前的类似结构设计规范来判断来指导工程进行设计。

箱形转换层具有较多的优点，例如刚度较大, 应力集中的降低以及改善了整体性能等优点。但是，从另一方面来说，刚度较大也

会增加了转换层附近的刚度突变。这种风险的存在会增加转换层附近楼层的破坏。在以往的经验中，有的采用采用局部合理增大转换层附近层构件的截面尺寸来减小刚度突变,有的通过改变转换层附近构件控制轴压比进行改善,有的进行局部加强配筋等等。在高层建筑中，箱形转换层的施工难度很大。特别是对于连续施工强度大, 要求的技术较高，施工过程复杂, 对于材料的成熟度要求很高。但是，很多设计并没有注意到这一点，总是在施工开始后才进行后续的设计和补救，

这里，笔者推荐箱形转换层的整体计算方法。主要包括离散箱形梁（墙板模型和梁模型）和直接建模型（墙模型和梁模型）。对于局部设计，有的学者推荐使用大型有限元软件abaqus中的子模型 ( sub model)功能。这款功能可以在整体计算的基础上将模型中的一部分显截取出来, 将从整体计算的建筑工程中转换强的荷

载量等结果，然后将这些数据加到局部与整体连接的节点上，然后进行设计，细化局部的网格,对局部进行更深入的分析。

参考文献：

1杨骁、王艳晗，箱形转换层研究现状及展望，《山西建筑》，2011年2月

2唐斌，高层建筑箱形转换层框支剪力墙结构设计实例分析，《建筑技术》，2011年第10期

3黄小坤，高层建筑箱形转换层结构设计探讨

4高层建筑混凝土结构技术规程，gjg3-2010