梁式转换层结构设计

浅析梁式转换层的结构设计

摘要: 本文结合工程实例，对梁式转换层的设计方法进行探讨，对其结构布置、抗震设计、重要构件等方面进行了分析，并以此为类似工程作参考。

关键词:梁式转换层；结构；设计；计算分析

当下为了满足人们越来越高的建筑需求，使得转换层结构得到了广泛应用，其中最为普遍当属梁式转换结构，粱式转换设计和施工简单，传力明确，经济性好，所以应用广泛。本文以一梁式转换层的高层建筑结构设计为例，介绍转换层结构设计要点。

1、工程概况

该工程地下两层，地上裙房五层，总层数为30层。一层层高5.4m，2～5层层高5.1m，6～30层层高2.9m，建筑物总高度为99.29m。地下1层为超市和地下车库，地下2层为车库及平战结合六级人防地下室，1～5层为百货，6～30层为住宅。建筑抗震设防类别：裙房和主楼加强区为乙类，其余为丙类；抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0．05g，设计地震分组为第二组；建筑场地类别i类，特征周期0．30s。转换层结构平面简图见图1。

图1 转换层结构平面

2、转换层结构设计要点

2.1确定抗震等级

本工程转换层以下为框架一剪力墙结构，转换层以上为剪力墙结构，属于多种结构形式并存的复杂高层。

根据高层建筑混凝土结构技术规程4．8．1条规定，乙类建筑：当本地区的抗震设防烈度为6～8时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当建筑场地为i类时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。丙类建筑：应符合本地区抗震设防烈度的要求。当建筑场地为i类时，除6度外，应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。1o．2．5条对部分框支剪力墙结构，当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按高层建筑混凝土结构技术规程规定提高一级采用。综上所述，本工程的抗震等级见表1。

表1 本工程的抗震等级

2.2结构布置

高层建筑正常布置应该是下部刚度大，墙多、柱网密，到上部逐渐减少墙体，扩大柱网间距。结构的正常布置与建筑功能发生矛盾，为了满足建筑功能，结构不能按常规布置：上

部空间小，下部空间大。高层建筑混凝土结构技术规程对侧向刚度、位移比、周期比做了专门规定。

(1)底部大空间层数大于一层时，转换层上部与下部结构的等效侧向剐度比宜接近l，不应大于1．3。

(2)本工程为复杂高层，最大水平位移和层间位移比不宜大于该楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼层平均值的1．4倍。

(3)a级高度高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主

的第一自振周期之比不应大于0．9。基于以上几点，本工程在设计时着重弱化上部，强化下部，主要从以下几点进行了考虑：

①与建筑专业和业主协商，在尽量少影响建筑功能的前提下，使尽可能多的剪力墙落地，并在转换层以下增设剪力墙。

②增加墙厚。核心筒墙厚200mm，其余部分墙厚400mmm。

③提高墙、柱竖向构件混凝土强度等级。

④适当减少转换层以上剪力墙数量和墙厚。

2.3材料强度

本工程采用的混凝土强度等级见表2。

表2采用的混凝土强度等级

3、计算结果分析

3.1刚度比、位移比、周期比

计算结果文本显示，转换层上下刚度比向x小为0．9930y向为0．8553，满足规范要求，转换层及其下层为结构薄弱层，计算时地震剪力乘以放大系数1．15。扭转为主的第一自振周期t1与平动为主的第一自振周期t1之比1．7525／2．2515=0．78，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1．4，均满足规范要求。

3.2转换构件分析

(1)框支柱

抗震设计时，框支柱轴压比不宜超过建筑抗震设计规范规定。本工程框支柱抗震等级为一级，轴压比不得大于0．6。从计算结果看，框支柱轴压比最大值为o．5，满足规范要求。全部纵向钢筋配

筋率不小于1．2％。箍筋的配筋率关系着柱截面的延性，框支柱配箍率比一般柱大很多。箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于100mm 和6倍纵向钢筋直径的较小值。框支柱在上部墙体范围内的纵向钢筋应伸入上部墙体内不少于一层，其余柱筋锚人梁内或板内，锚入长度从柱边算起不应小于lae。

(2)框支梁

框支梁与框支柱中线宜重合，框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不宜小于400mm。为r不影响设备管线，在梁高受到限制的条件下，对抗剪不足的梁进行了加腋，且考虑这样设计相对经济些。抗震等级二级的框支梁的上下纵向钢筋的最小配筋率不应小于0．4％。框支梁支座处箍筋应加密。加密区箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于100mm。

(3)转换层楼板

换层楼板自身平面内受力很大，而且变形也很大。设计时，楼板必须有足够的刚度。本工程，转换层楼板厚度为18omm，相邻层楼板厚度采用130mm。配筋采用双向双层。

本工程设计时对上述要求进行了深入考虑。框支粱、框支柱是重要构件，设计时留有一些安全储备。框支柱箍筋采用啦ф12@100，框支梁箍筋采用啦ф14@1oo或啦ф16@100，配箍率远大于规范要求。

4、结束语

通过对复杂高层高位转换的工程实践，深切体会到结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，根据建筑布置和功能选择合理的转换形式，确定抗震类别是设计关键。抗震构件应注重抗震延性设计概念，加强重要构件设计，留有安全储备。

参考文献：

[1] 郑澔; 黄景信，浅谈梁式转换层设计[j]土木建筑学术文库(第14卷)，2010.07

[2] 杨桦; 陈小菲，高层建筑梁式转换层结构设计初探[j]中国新技术新产品，2010.07

[3] 朱亮; 周伟，探讨高层建筑梁式转换层结构设计[j]四川建材，2009.02

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。