摘要:梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中最常見的一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式。它具有受力明確，傳力直接，費用較少等特點。梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于框支剪力墻結(jié)構(gòu)。因此，探討梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與構(gòu)造要求具有十分重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞:梁式轉(zhuǎn)換層 結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 存在問題 構(gòu)造要求

高層建筑設(shè)計中，當(dāng)上下樓層的結(jié)構(gòu)形式不一樣時，往往通過設(shè)置轉(zhuǎn)換層來進行轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換層起到了承上啟下的作用，受力相當(dāng)復(fù)雜，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的難點。

1 當(dāng)前轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法存在的問題

目前在多、高層建筑中，開發(fā)商多要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設(shè)計中也往往首先想到采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來完成上、下層建筑物功能的轉(zhuǎn)換。但一些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在實際進行轉(zhuǎn)換層設(shè)計時顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設(shè)計思路、設(shè)計原則來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)前轉(zhuǎn)換層設(shè)計沒有相關(guān)的可遵循的設(shè)計準(zhǔn)則，使設(shè)計人員難以進行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計算模型確定、計算方法確定，計算結(jié)果應(yīng)用以及配筋方法的實施等一系列結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟。這種現(xiàn)狀與我國當(dāng)前高層建筑的迅猛發(fā)展是不相適應(yīng)的。

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復(fù)雜等特點。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們設(shè)計的是否合理、安全、經(jīng)濟對整個結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價、施工費用等有著重要影響。因此有必要對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的受力特性、截面選擇、設(shè)計計算方法以及配筋構(gòu)造等進行深入研究，為工程設(shè)計、施工提供指導(dǎo)。

現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設(shè)計方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉(zhuǎn)換梁，對于受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉(zhuǎn)換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設(shè)計概念不明確，設(shè)計原則不準(zhǔn)確。對于轉(zhuǎn)換梁的配筋方法也僅限于用普誦梁的配筋方法加以套用，造成轉(zhuǎn)換梁截面超大、配筋偏多、配筋構(gòu)造無法實現(xiàn)、施工困難等現(xiàn)象。而對于厚板式轉(zhuǎn)換層的研究還相對較少，其設(shè)計方法還是空缺，還沒有一個統(tǒng)一、合理的設(shè)計方法指導(dǎo)工程設(shè)計人員進行設(shè)計。

2 梁式轉(zhuǎn)換層的構(gòu)造要求與結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法

由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪力墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受梁傳給的剪力、扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。這種方案一般不宜采用，但考慮到實際工程中會遇到轉(zhuǎn)換層上部剪力墻平面布置復(fù)雜的情況，B級高度框支剪力墻結(jié)構(gòu)不宜采用框支柱、次梁方案;A級高度框支剪力墻結(jié)構(gòu)可以采用，但設(shè)計中應(yīng)對框支梁進行應(yīng)力分析，按應(yīng)力校核配筋，并加強配筋構(gòu)造措施。對于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進行結(jié)構(gòu)平面布置時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻與剪力墻協(xié)同工作的受力體系。

2.1 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計方法

目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計方法主要有普通梁截面設(shè)計、偏心受拉構(gòu)件截面設(shè)計、深梁截面設(shè)計和應(yīng)力截面設(shè)計等方法。

普通梁截面設(shè)計方法。直接取用高層建筑結(jié)構(gòu)計算分析程序(如TBSA、PKPM系列、丁Al等)計算出的轉(zhuǎn)換梁內(nèi)力結(jié)果，按普通梁進行受構(gòu)件承載力計算。

偏心受拉構(gòu)件截面設(shè)計方法。在《高層建筑混凝上結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中，規(guī)定“框支梁為偏心受拉構(gòu)件，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定設(shè)計”，即偏心受拉構(gòu)件進行截面設(shè)計。按偏心受拉構(gòu)件進行截面設(shè)計的關(guān)鍵是如何將有限元分析得到的轉(zhuǎn)換梁截面上的應(yīng)力換算成截面內(nèi)力，但這是一種比較麻煩的事情。分析表明，根據(jù)轉(zhuǎn)換梁的截面內(nèi)力(M、N)按偏心拉構(gòu)件進行正截面承載力計算，根據(jù)(V)進行斜截面受剪承載力計算。在沒有條件對梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行有限元分析時，可采用有關(guān)表格計算轉(zhuǎn)換梁的截面內(nèi)力。

2.2 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計

2.2.1 轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。當(dāng)洞口直徑(或洞口寬度、高度中的大者)≤hb/4(hb為轉(zhuǎn)換梁的高度)時，可采取洞口加筋、洞邊加網(wǎng)片予以構(gòu)造加強。當(dāng)洞口直徑>hb/4時，開洞位置需位于跨中In/2區(qū)段(ln為轉(zhuǎn)換梁凈跨)，且洞口上、下部按上、下弦桿進行加強配筋。當(dāng)洞口直徑>hb/3時，需進行專門有限元分析，根據(jù)計算應(yīng)力設(shè)計值進行配筋。為減少矩形洞口角部應(yīng)力集中，可將洞口直角改為圓角或洞口角部加腋角。洞口上、下弦桿必須采取加強措施，箍筋要加密，以增強其抗剪能力。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時，可采用型鋼構(gòu)件來加強。

2.2.2 轉(zhuǎn)換梁的混凝土強度等級不低于C30。

2.2.3 轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計時為0.3%，抗震設(shè)計時，一、二、三和四級抗震等級分別為0.5%、0.4%、0.35%和0.35%。

2.2.4 轉(zhuǎn)換梁中主筋(縱向鋼筋)不宜有接頭;有接頭時，宜采用機械連接，且同一截面內(nèi)鋼筋接頭面積不應(yīng)超過全部主筋截面積的50%，接頭位置尚應(yīng)避開上部剪力墻開洞部位、梁上托柱部位及受力較大部位。

2.2.5 轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長貫通，下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。

2.2.6 轉(zhuǎn)換梁箍筋要求為:梁支座邊距柱邊0.21。(ln為轉(zhuǎn)換梁凈跨)或1.5hb (hb轉(zhuǎn)換梁的高度)范圍內(nèi)箍筋應(yīng)加密，加密區(qū)箍直徑不小于10mm，間距不大于100mm，加密區(qū)最小面積配箍率為:一級為0.8%，二級為0.7%，三級時0.6%，四級時0.6%;非抗震設(shè)計時0.5%。上部剪力墻門洞下方(洞寬+2hb)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換梁箍筋也按上述要求加密。

2.3 框支柱的設(shè)計與構(gòu)造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整:抗震設(shè)計時，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計值進行配筋;有地震組合時，一級、二級框支柱承受的地震作用產(chǎn)生的軸力設(shè)計計算值分別乘以1.50、1.25的調(diào)整放大系數(shù);剪力調(diào)整:框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用:框支柱的數(shù)目不多于10根時，當(dāng)框支層為1～2層時，每層第根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%:當(dāng)框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%:框支柱的數(shù)目多于10根時，當(dāng)框支層為1～2層時，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%;當(dāng)框支層為3層及3層以上時，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%;框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整?？蛑е靠v向鋼筋配筋率，抗震等級一級時不小于1.2%，二級時不小于1.0%，三級時不小于0.9%、四級及非抗震設(shè)計時不小于0.8%?？v向鋼筋間距抗震設(shè)計時不大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。

框支柱箍筋應(yīng)沿框支層全高加密。加密區(qū)體積配箍率抗震等級一級、二級不小于1.5%，三、四級時不小于1.0%;框支柱宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，箍筋直徑不應(yīng)小于10mm，間距不小于100mm和6倍縱向鋼筋直徑的較小值。非抗震設(shè)計時，框支柱宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，箍筋體積配箍率不宜小于0.8%，箍筋直徑不應(yīng)小于10mm，間距不小于150mm。

框支柱節(jié)點區(qū)水平箍筋原則上可同柱箍筋配置，當(dāng)框支梁、轉(zhuǎn)換梁腰筋配置及拉通可靠錨固時，可按構(gòu)造要求設(shè)置水平箍筋、拉筋。

2.4 上部剪力墻的設(shè)計與構(gòu)造要求

上部剪力墻布置時，應(yīng)注意其整體空間完整性和延性，注意外墻盡量設(shè)置轉(zhuǎn)角翼緣，注意門窗洞口盡量居于轉(zhuǎn)換梁的跨中，應(yīng)盡量避免無連梁相連的延性較差的禿墻。轉(zhuǎn)換梁上墻體豎向鋼筋在轉(zhuǎn)換梁內(nèi)的錨固長度，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于lae，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于la。

3 結(jié)語

目前，國內(nèi)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計與施工經(jīng)驗逐漸增多，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還有待進一步總結(jié)和完善。通過對梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計思路和構(gòu)造要求的深入了解，選擇合理的結(jié)構(gòu)布置方式和構(gòu)造設(shè)計方法是關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)布置的合理與否直接影響建筑的質(zhì)量與使用性能，同時也與建筑的經(jīng)濟性有密切關(guān)系。

參考文獻:

[1]周華海，蔣滄如.《帶梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑設(shè)計》[J].山西建筑.2007(12).

[2]周青.《論帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計》[J].四川建材.2008(6).

[3]黃志勇.《論某高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計》[J].廣東科技.2009(6).