駱玉彪

摘要：文章主要簡要地總結(jié)了高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則，從中結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與研究，主要從建筑轉(zhuǎn)換層抗震等級(jí)的確定、上部與下部結(jié)構(gòu)的調(diào)整、結(jié)構(gòu)計(jì)算和結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；原則

引言

近年來，隨著城市建設(shè)步伐的加快，高層建筑的功能需求也發(fā)生了很大的變化，不再是單一、枯燥和片面的。常見的建筑物結(jié)構(gòu)形式為民用住宅與公共場(chǎng)所通過墻體、柱網(wǎng)進(jìn)行分開，各自滿足自身的使用要求。在這其中運(yùn)用到了轉(zhuǎn)換層，只有通過轉(zhuǎn)換層才能實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)變化形式的過渡，完成各自的需求功能。本文結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，分析了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則，從中論述了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)

目前，隨著高層建筑數(shù)量日益增多，建筑朝體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展，因而相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式也復(fù)雜多樣。后來陸續(xù)開始在高層住宅底層設(shè)置生活福利設(shè)施，并且大量興建集住宅、辦公、商場(chǎng)等類型的高層建筑，已成為現(xiàn)代高層建筑的一大發(fā)展趨勢(shì)。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層具有以下幾方面的特點(diǎn)：

（1）轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要承受其上部結(jié)構(gòu)所傳下來的巨大豎向荷載或懸掛下部結(jié)構(gòu)的多層荷載，使得轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力很大，豎向荷載成了控制轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要因素。

（2）轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常具有數(shù)倍于上部結(jié)構(gòu)的跨度，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向撓度成為嚴(yán)格控制的目標(biāo)。因此為保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸不可避免地高而大。

（3）結(jié)構(gòu)中由于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑有大的改變，為豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，這決定了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。應(yīng)特別注意控制轉(zhuǎn)換層和相鄰層的側(cè)向剛度比例。

2 高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則

由于在建筑物中設(shè)置轉(zhuǎn)換層可使其豎向剛度發(fā)生突變，降低了結(jié)構(gòu)的抗震能力，為了防止這種情況的出現(xiàn)，應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則：在設(shè)置轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)盡量選用直接落地的豎向構(gòu)件，因?yàn)樾杞Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件能夠引起剛度突變，影響結(jié)構(gòu)的抗震能力；另外，應(yīng)在高層建筑豎向位置較低的地方設(shè)置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，把握宜低不宜高的原則；對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保證選用的換層結(jié)構(gòu)型式具有明確的傳力路徑，有利于結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和保證施工量；轉(zhuǎn)換剛度不可過大，在考慮建筑物安全和經(jīng)濟(jì)的前提下，堅(jiān)持宜小不宜大的方法。

3 實(shí)例分析

本工程為高層住宅樓，采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度96.0m，地下2層，底下三層商業(yè)，四層樓面轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層以上為28層住宅?？拐鹪O(shè)防烈度為6度。

3.1 抗震等級(jí)的確定

本工程轉(zhuǎn)換層以下為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以上為純剪力墻結(jié)構(gòu)，由于是多層轉(zhuǎn)換框支剪力墻，不能以單純的框架結(jié)構(gòu)或者剪力墻結(jié)構(gòu)形式來確定抗震等級(jí)。按框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地上高度96.0m，按《高規(guī)》表3.9.3框支框架為二級(jí)，底部加強(qiáng)部分剪力墻為二級(jí)，非底部加強(qiáng)部位剪力墻為三級(jí)。但由于本工程轉(zhuǎn)換層在四層樓面，按《高規(guī)》10.2.6條，“對(duì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級(jí)宜按本規(guī)程表3.9.3和表3.9.4的規(guī)定提高一級(jí)采用，已為特一級(jí)時(shí)可不提高。”故本工程框支柱和底部加強(qiáng)部位剪力墻抗震等級(jí)按一級(jí)考慮。

3.2上、下部結(jié)構(gòu)調(diào)整

建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變，然而帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此《高規(guī)》對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于高位轉(zhuǎn)換，按《高規(guī)》附錄E中的E.0.2，按層間剪力與位移比算法得出的轉(zhuǎn)換層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比不應(yīng)小于0.6。按《高規(guī)》附錄E中的E.0.3，按附錄E圖E所示的計(jì)算模型按公式（E.0.3）計(jì)算轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比宜接近1，不應(yīng)小于0.8。由此可見，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)把握的原則歸納起來就是要強(qiáng)化下部，弱化上部，盡量避免出現(xiàn)薄弱層?？刹捎靡韵聨c(diǎn)方法進(jìn)行調(diào)整：

（1）應(yīng)與建筑工程師協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可以在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。這是增大底部剛度最有效的方法。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還通過與建筑專業(yè)協(xié)商，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地，可增強(qiáng)了底部剛度。

（2）底部剪力墻厚度應(yīng)加大，而減小上部剪力墻厚度，轉(zhuǎn)換層以下剪力墻厚度取為300～350mm，上部厚度取為200mm。

（3）底部剪力墻應(yīng)不開洞，以造成剛度削弱太多。

4 結(jié)語

總之，轉(zhuǎn)換層在高層建筑的應(yīng)用必不可少。每座建筑的結(jié)構(gòu)都有其自身的特點(diǎn)，在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從建筑功能、結(jié)構(gòu)受力、設(shè)備使用、經(jīng)濟(jì)合理等多方面入手進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型和柱網(wǎng)布置，使之更加適合建筑要求。

參考文獻(xiàn)：

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