文/羅輝　中山市南粵建筑設(shè)計(jì)有限公司 廣東中山 528400

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高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及實(shí)例分析

文/羅輝中山市南粵建筑設(shè)計(jì)有限公司 廣東中山 528400

轉(zhuǎn)換層在高層建筑結(jié)構(gòu)具有重要重要作用，所以本文結(jié)合工程實(shí)例，探討了高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則以及相關(guān)要點(diǎn)，以此促進(jìn)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平不斷提高。

高層建筑；混凝土；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原則

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑逐漸增多，其功能需求也發(fā)生了較大的變化，所以為了滿足建筑功能需求，因此應(yīng)在高層建筑中，科學(xué)合理的設(shè)置轉(zhuǎn)換層，隔開(kāi)建筑空間，并且充分發(fā)揮建筑功能的要求，因此有必要加強(qiáng)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并遵循一定的原則，以此提高高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，保證我國(guó)高層建筑工程施工質(zhì)量。所以有必要加強(qiáng)高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行合理分析。

1、工程概況

某高層建筑工程，總建筑面積為53065.79m2，分為地上和地下兩部分，其中地上為23層，建筑面積為37307.59m2，地下為2層，建筑面積為15758.20m2，建筑的總長(zhǎng)、寬、高分別為46.10m、35.90m、111.563m。該建筑工程的22層以下和23層層高為分別為4.2m和4.5m，地下室層高分別為4.7m、3.75m，該建筑上部分為辦公樓，主要用于辦公，下部分主要由兩部分組成，一部分為車庫(kù)，另一部分為設(shè)備用房。

該建筑工程地震設(shè)計(jì)，其基本烈度為7，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，該建筑所處位置抗震不利地段，對(duì)該建筑工程進(jìn)行地質(zhì)勘察，其場(chǎng)地地基土共分為7層，由上至下為填石、中砂、淤泥、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。

2、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

在布置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)充分了解轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其特征主要有以下幾點(diǎn)：1）一般情況下，大梁與支承柱進(jìn)行連接，其連接處應(yīng)力會(huì)有所集中，會(huì)對(duì)建筑物的抗震產(chǎn)生不利影響，所以采取抗震措施進(jìn)行有效的處理。2）上部豎向構(gòu)件的荷載主要傳遞給轉(zhuǎn)換層大梁；3）轉(zhuǎn)換層的空間設(shè)置較為高大，這樣在一定程度上保證了轉(zhuǎn)換層的剛度，但是對(duì)轉(zhuǎn)換層空間使用會(huì)產(chǎn)生不利影響。

3、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1結(jié)構(gòu)選型

在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，一般情況下，主要有幾種類型：1）若選擇厚板，則容易出現(xiàn)兩方面問(wèn)題，一方面會(huì)增加板材和混凝土用量，投資成本有所增加，與此同時(shí)還應(yīng)提高施工難度；另一方面會(huì)增加結(jié)構(gòu)受力以及計(jì)算過(guò)程的復(fù)雜性：2）若選擇箱形，可以保證豎向構(gòu)件的有效傳力，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，需要進(jìn)行內(nèi)力分析，而且施工也較為困難。3）若采用梁式轉(zhuǎn)換層，其內(nèi)部空間布置靈活，構(gòu)件傳力路徑情系，符合建筑功能要求。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，一方面可以解決平面連續(xù)性變化的結(jié)構(gòu)單元體系，另一方面可以有效解決豎向結(jié)構(gòu)的突變性轉(zhuǎn)化，在布置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)時(shí)，其方式應(yīng)與常規(guī)方式相反，若不能合理的進(jìn)行布置，容易造成建筑物豎向剛度的突變，影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。所以對(duì)于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)遵從以下幾個(gè)方面原則：

（1）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格控制上、下層的剛度，一般應(yīng)將其控制在1-2范圍內(nèi)，以此提高上層柱子的抗側(cè)力，減少結(jié)構(gòu)豎向剛度變化，這樣有利于結(jié)構(gòu)的整體受力。對(duì)于上、下層剛度比計(jì)算，應(yīng)采取的計(jì)算公式如下：

γ=Gi+1Ai+1hi/Gi Aihi+1（1）

在上述式子中，Gi+1、Ai+1、hi+1分別代表第i+1層混凝土剪變模量、折算抗剪截面面積以及層高；Gi、Ai、hi分別代表第i層混凝土剪變模量、折算抗剪截面面積以及層高。另外A的計(jì)算公式為A=AW+0.12Ac，AW、AC的剪力墻和全部柱的截面面積。

（2）為了減少轉(zhuǎn)換層剛度，應(yīng)采取有效措施，使結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件減少，這樣可以有效防止轉(zhuǎn)換層剛度發(fā)生較大的突變，提高結(jié)構(gòu)抗震性能。

（3）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層的梁高度，一般應(yīng)大于跨度的1/6，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理分配，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。

3.3結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

對(duì)于結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，我們應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1）應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，尤其是要加強(qiáng)對(duì)底部框支層的剛度，所以可以采用短肢剪力墻，并將其設(shè)置底部靠南位置，以減少北向的剛度，從而使剛度滿足實(shí)際的實(shí)際需求；2）采用180mm厚的樓板，同時(shí)應(yīng)采用合理的配筋方式，并保證每層的配筋率符合要求，一般不應(yīng)少于0.25%；3）采用短肢剪力墻，并將其合理的布置在框支柱上，按照相關(guān)要求，適當(dāng)增加墻肢的長(zhǎng)度，這樣在一定程度上會(huì)使大梁的彎矩和梁高降低。

3.4結(jié)構(gòu)計(jì)算

在本次工程施工過(guò)程中，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，所使用的軟件為SATWE空間有限元軟件，并通過(guò)對(duì)該軟件的合理利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪力墻的單元模擬。同時(shí)還應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)剪力值進(jìn)行計(jì)算，在此之前，應(yīng)合理選擇轉(zhuǎn)換梁的截面，確定好設(shè)計(jì)剪力值后，采取有效措施，對(duì)剪力值進(jìn)行有效控制，使其在0.5fcbh/0.85校核截面尺寸以下。同時(shí)還應(yīng)采用SATWE空間有限元軟件，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，求出相關(guān)參數(shù)，主要包括層間位移、地震剪力等等。

3.5構(gòu)造措施

為了滿足建筑功能的使用要求，還應(yīng)采取以下構(gòu)造措施：1）應(yīng)對(duì)框支梁上部墻體門(mén)開(kāi)洞應(yīng)加密配箍，防止其剪力過(guò)大，影響結(jié)構(gòu)的抗震性；通過(guò)梁段加腋方式，并進(jìn)行箍筋加密，以此梁端的洞口抗剪承載力，2）二次轉(zhuǎn)換層應(yīng)通過(guò)梁端加腋方式，提高結(jié)構(gòu)的抗剪安全性；3）采用交叉斜筋，并使其充分配置在連梁內(nèi)，保證連梁的強(qiáng)剪弱彎。

結(jié)語(yǔ)：

總之，混凝土轉(zhuǎn)換層在高層建筑中能夠起到至關(guān)重要的作用，所以在高層建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，所以應(yīng)根據(jù)建筑工程實(shí)際情況，結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和選型，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)原則，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層的剛度，并使其滿足規(guī)范要求，以此提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)高層建筑的整體質(zhì)量。

［1］潘嶠.高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及實(shí)例分析［J］.住宅與房地產(chǎn)，2015，（25）：150.

［2］陸冰洋.某高層建筑預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析［J］.城市建筑，2015.

［3］曾坤.某高層建筑混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例應(yīng)用探討［J］.住宅與房地產(chǎn)，2015，（19）：162-163.