浅谈高层住宅框支结构的设计

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1、浅谈高层住宅框支结构的设计【】本文介绍了采用型钢混凝土梁式转换层在大底盘高位框支转换结构工程中的设计应用，通过计算分析了该类结构的受力特点，为今后同类工程的结构设计提供参考。　　【关键词】型钢混凝土；转换层；框支转换结构；高位转换　　　　1前言　　随着城市的发展，为了方便居民的工作、生活和文娱活动，以及适应现代化社会的快节奏和高效率，高层建筑已向多用途的综合性大楼发展，并逐步向城市化智能大厦过渡。转换层就是将上部楼层的结构类型和布置转换成下部楼层的结构类型和布置的结构。带转换层的建筑从结构受力分析来讲是不利的，尤其是在抗震设防烈度较高的地区采用高位转换

2、会在一定程度上增加设计和施工难度。但当结构布置必须通过转换层来进行力的转换时，则就必须采用合适的计算模型对结构进行整体分析把影响高层建筑抗震性能的诸多不利因素减小到最低程度，提高结构的安全度和可靠度[1,2]。　　2工程概况　　路某高档酒店式公寓，总建筑面积为41000m2，地下二层，主体三十层，总高度96.70m；其中地上l～4层为商业用房，层高为5400mm、4800mm、4800mm、5700mm；5层以上均为小户型公寓，层高2900mm。因建筑功能需要，需采用框支抗震墙结构，转换层设在四层顶板。本工程的场地属II类场地，抗震设防烈度为7度，设计

3、地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.15g。抗震等级：框支层框架为一级，其中框支柱为特一级；抗震墙为二级，底部加强部位抗震墙为一级。　　3方案分析　　原设计方案存在如下几个问题：1)平面形状不规则，塔楼为L型，且凸出部分较多；l/Bmax=0.487，已经超过规范允许的0.35。且塔楼部分偏与大底盘的一侧，造成质量与刚度中心偏差较大。2)建筑开间比较凌乱，上部剪力墙布置不规则，转换梁必须通过主次梁二级转换，且由于布置阳台，部分框支梁上部开有边门洞，造成边门洞部位框支梁应力急剧加大。3)转换层结构位于四层项板，属于高位转换，框支剪力墙结构上部墙体容

4、易发生破坏，落地剪力墙及框支结构易于开裂和屈服。4)转换梁跨度较大，最大跨有11.3m，为满足抗剪要求，框支主梁截面需要1400×2400mm，同时为满足柱的轴压比要求，最大框支柱截面需要1500×1500mm。5)核心筒为楼梯间、电梯间和管道井，筒中楼板几乎全是洞口，且在核心筒的角部开有槽口，造成了此处的楼板不连续。大大削弱了楼板平面内的整体刚度。6)为改善房间的通风采光条件，塔楼的角部设置了转角窗，从而削弱了角部剪力墙的刚度，增大了地震作用下的扭转效应，剪力墙外墙的内力也明显增大。　　对此，我们对原有方案进行了改进，决定采用抗震缝把原有结构分为两个

5、部分，塔楼A仍为框支剪力墙结构，北侧的塔楼B改为框架抗震墙结构，同时与建筑师协商，对原有结构剪力墙布置做一些调整，取消了转角窗的设置，角部剪力墙尽量落地，将转换层上下的轴X对齐，中心井筒的剪力墙定位不变，转换梁仍为主次梁二级转换，转换梁主梁和框支柱采用型钢混凝土。　　4分析设计　　4.1剪力墙　　转换层以上为26层，若剪力墙过厚，重量大，转换层梁柱受力大，且刚度大地震力大，若剪力墙偏薄，结构周期位移大，但地震力较小。因此合理的选择剪力墙布置和厚度很重要。在角部取消了转角窗的布置，L型剪力墙与框支柱相连，增加角部的抗侧刚度。转换层以上两层5层6层剪力墙厚

6、度为250mm，其余层厚度为200mm，框支转换层以下的剪力墙厚度适当加厚，部分墙厚为300mm和400mm，除转换层以上落下的剪力墙以外，在某些位置补加了部分剪力墙，一方面加强转换层以下的侧向刚度，另一方面尽量调整转换层以下的质量中心和刚度中心位置，减少裙房部位的扭转效应。　　4.2转换层部位　　采用普通混凝土梁式转换，由于剪压比的限制，梁截面尺寸很大，这样既增加了建筑物的重量和造价，又增加了结构的高度，减少了建筑物使用空间，对抗震产生不利影响。对与框支柱相连的转换梁采用型钢混凝土以后，B轴梁截面由1400x2400减小到1000×2000，C、D、

7、E轴梁截面由l000×2000减小到800×1700，减小混凝土截面32～40％。且大大提高了转换梁的延性和抗剪能力。在转换层上900mm处设置架空板，转换梁上翻600mm，既保证了建筑上部层高2900mm，以及下部设置管道后3600mm的净空要求，又同时使转换梁上部有300mm的墙体与转换梁相连整体受力，减轻了开设门洞的不利影响。　　采用ETABS和FEQ软件对转换层部位进行局部应力分析发现，混凝土剪力墙靠转换层的部位不同程度的出现了应力集中和重分布，因此，设计中对转换层及其上下两层的楼板采用了特别加强。采用板厚为200mm的C40混凝土现浇板并配置

8、三级钢Φ[email protected]双层双向钢筋X，转换层上下层采用150mm