浅析梁式转换层结构设计要点.pdf

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1、2011年11月瞳硒日蒜礴园林、建筑、规划与结构设计浅析梁式转换层结构设计要点邓小峰向由明(重庆仪表建筑设计研究院有限公司)摘要：梁式转换结构是高层建筑中最常见的一种结构转换形式，它具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等特点，成为目前高层建筑应用最广泛的转换层结构型式，本文就梁式转换层结构设计的特点和应注意的一一些问题进行了分析。关键词：高层建筑：梁式转换层；结构；设计要点1转换层结构综述近几年来，高层建筑物迅猛发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化。较为常见的形式是，上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。从建筑功能

2、上看，高层建筑上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要；而下部则希望有尽可能大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。然而，按照这样的建筑形式进行结构布置时，上部墙体多而密，下部柱网少而稀，即刚度上大下小。这与常规的结构竖向布置的原则正好是相反的。为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层。于是，带转换层的建筑结构孕育而生，并在近年来得到较为广泛的应用。这里以一栋带转换层的高层建筑的结构设计为例。该工程为地下1层，地上18层。其中1～3层为商场，4～18层为住宅。转换层设在第4层楼面。建筑物总高61．2m。2转换层结构的几种常见型式

3、转换层根据建筑功能的需要，可作为正常使用的楼层，但此时应有较大的层高作保证；在层高受限制或设备专业需要时，也可专门作为设备层。在结构型式上，转换层可分为以下几种类型：2．1梁式转换层一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。它是将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系。当需要纵横向同时转换时，则采用双向梁布置。梁式转换层的设计和施工均较为简单，传力较为明确，是目前应用最为广泛的转换型式。它的缺点在于，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，此时应对框支主梁进行应力分析。2．2箱式转换层当转换梁截面过大时，设一层楼板已不能满足平面内楼

4、板刚度无限大的假定。为了使理论假定与实际相符，可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板，形成一个箱形梁。箱形梁转换结构，一般宜遍布全层设置，且宜沿建筑周边环通构成‘‘箱子”，即箱式转换层。箱式转换层的优点在于，转换梁的约束强，刚度大，整体工作效果好，上下部传力较为均匀，并且建筑功能上还可将其作为“设备层”；缺点是转换梁梁中开设备洞较多，施工复杂，且造价较高。2．3厚板式转换层当上下柱网错位较多，难以用梁直接承托时，则需做成厚板，即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。板式转换层的优势在于，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

5、承台，整体性较好，而且施工也较为便捷。但由于厚板自重很大，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。2．4桁架式转换层当高层建筑下部为大空间商场，上部为小空间客房或写字楼，且需设置管道设备层时，也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙，而管道则可利用桁架间的空间穿行。采用桁架转换结构时，一般宜跨满层布置，且上弦节点与上部密柱或墙肢形心宜对中。桁架式转换层的框支柱柱顶弯矩和剪力比其他几种转换型式相对较小。但此法施工复杂程度较高，且对于轴线错位布置时难度较大。结合工程实际建筑布局情况，并考虑经济指标及施工难易程度，经过技术经济比较后，决定采用梁式

6、转换层结构型式，也可称为框支剪力墙结构。3梁式转换层结构的设计要点3．1结构抗震等级的要求工程转换层以下为框架一剪力墙结构，转换层以上为纯剪力墙结构，是多种结构形式共存的复杂高层建筑，因而不能象单纯的框架结构或剪力墙结构那样笼统地确定抗震等级，而应该严格按照现行规范的不同章节，有针对性地分别确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。工程属“框支剪力墙”，高度61．2m，Ⅶ度抗震设防，框支框架抗震等级为二级，剪力墙底部加强部位为二级。转换层及其以下各层的一般框架梁和框架柱及转换梁的抗震等级为二级。由于工程转换层设在建筑4层楼面即结构3层，已属于“高位转换”，框支柱及落地剪

7、力墙的抗震等级应提高一级。因此，框支柱应定为一级抗震，转换层以下落地剪力墙定为一级抗震。转换层以上部分，框支层以上两层仍属剪力墙底部加强区，因此，该两层抗震等级定二级，其中落地的那部分剪力墙由于是“高位转换”，还要提高一级，故其抗震等级应定为一级：而加强层以上的纯剪力墙结构，抗震等级可定为三级。值得一提的是，在设计过程中发现了sATWE的～个隐含功能，即在第一项“参数输入”中，若将“转换层所在层号”定义为≥3层(不含地下室)，则计算结果中，所有框支柱的抗震等级会自动提高一级，在WPJxouT文件中可查阅。这从另一角度亦可反映“高位转换”中