某高层建筑转换层结构设计探析

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1、某高层建筑转换层结构设计探析摘要：本文结合工程实例对某高层的结构设计方案进行了简要阐述，并对该工程方案的计算模型、转换层的设计、构造及其内力分析进行了详细探讨，以供同行人员参考。关键词：高层建筑；转换层；结构设计；实例分析中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：1工程概况长沙市某商住大楼共30层，地下2层为停车库及设备房，地上28层，分A、B两栋塔楼，塔楼均为住宅，主楼主体高88m。由于建筑功能的要求，本工程结构采用底部大空间转换剪力墙结构，转换层在第5层顶面，属高位转换结构，地震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0．10g，拟建场地为Ⅱ类场地

2、土。结构抗震等级：转换层下剪力墙一级，框支柱特一级，基础采用桩筏。为了满足建筑功能，结构必须处理好以下三个问题：(1)转换层转换结构方式的选择；(2)转换层楼层结构计算层高的确定；(3)二级转换梁的处理。2转换结构的选型8各种形式转换层的优缺点见下表：由于带转换层的高层建筑结构有其自身的结构弱点，因此(GB50011-2001)健筑抗震设计规范》和(JGJ3-2002)《钢筋混凝土高层建筑结构设计规程》都对其做了严格的规定，特别是对高位转换的结构做了更为严格的规定，由于总体结构竖向传力构件的不连续，造成结构上荷载不能传递给下部对应的结构构件，而是通过转换结构的内

3、力重分配，再向下传递给下部结构的竖向构件，因此转换构件相当重要而且受力非常复杂，保证转换结构正常、可靠、有效地工作是结构设计的重点。结合本工程建筑方案的要求，经多方案比较，本工程采用梁式转换(因梁式转换的设计较其他转换而言受力明确，传力简洁，计算模型简单容易符合实际情况)，增加转换层厚度并双层双向配筋，以符合刚性楼板的假定。转换层优点缺点梁式转换设计和施工均为简单，传力较为明确当上下轴线错位布置时，需增设较多的转换次梁，空间受力较为复杂。箱式转换层转换梁的约束强、刚度大，整体工作效果好，上下部传力均较均匀，并且建筑功能上还可将其作为“设备层”。转换梁梁中开设备洞

4、较多，施工复杂，且较价较高。厚板式转换层下部柱网受上部结构布局影响较小，可灵活布置，厚板刚度很大，形成一个承台，整体性较好，而且施工也较为便捷。厚板自重很大，地震作用也大，容易产生震害。并且材料耗用多，经济性也较差。8桁架式转换层框支柱柱顶弯距和剪力比其他几种转换型式相对较小。施工复杂程度较高，且对于轴线错位布置时难度较大。3结构计算与数据分析3．1结构计算单元的确定由于本工程主体分为A、B两栋塔楼，塔楼之间为商业用房，但与主楼之间设置了伸缩缝，因地下室墙体较多，地下室顶板(200mm)厚度较厚，整体刚度大。故将上部结构的计算嵌固点设在±0．000处，计算分成两

5、个单塔模型。3．2整体结构计算数据分析由于本工程A、B两塔对称，仅对A塔进行计算(计算未考虑中间地下室相连)。计算时取27个振型，均考虑平动和耦连两种情况，A、B两塔涉及的内容基本一致，仅分析A塔的计算数据。由SATWE软件计算结果可得，结构基本周T1在(0．065～0．075)N(N为层数)之间，属合理范围，说明结构总刚度合适；剪重比在2%左右符合抗震规范5．2．5条要求，转换层上下刚度比小于1．3，符合高规要求，转换层过渡平稳，结构竖向布置及刚度变化相对合理，框支柱轴压比控制在0．55以内，角柱轴压比控制在0．50以内。第一扭转周期与第一平动周期比小于0．9

6、，振型参与质量达到总质量的98%。3．3动力时程分析8根据场地地质情况，地震所提供了6条可能出现的地震波，对其中较符合实际情况的两条和一组人工模拟地震波进行动力时程分析，弹性时程分析计算结果与振型分解反应谱法结果基本一致，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。4转换层的构造设计4．1加强转换结构的整体性和刚度加强转换层及上下层楼板的厚度及配筋，转换层楼板厚度h=250mm，上下两层均取h=200mm。框支梁是转换层结构中最重要的受力构

7、件之一，通过它将上部墙体的荷载传递给下部框之柱，其受力相当复杂。在本工程中存在“Z”型墙，要考虑上部墙体竖向力对框支梁产生的扭矩。(1)将两片错开的墙体假定为在同一平面内进行平面有限元分析其内力，图形类似于大开口框支剪力墙；(2)根据整体计算结果中上部墙体的竖向力手算框支梁的抗扭钢筋；(3)将有限元计算结果与手算抗扭8配筋叠加，由于梁宽比较大(这是由上部墙体的位置决定的)，计算抗扭钢筋为构造要求。其他转换梁上墙体进行有限元分析，其正截面配筋结果小于整体结构分析结果，在实际工程中偏安全地采用了整体结构，计算的结构进行转换大梁的截面和配筋设计。转换层中柱的延性极为重

8、要，为了提高柱的延性，采