对框剪结构中带转换层设计研究

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1、对框剪结构中带转换层设计研究　　【摘要】框剪结构又被称为框架-剪力墙结构。该结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，足够数量的剪力墙使建筑本身拥有相当大的刚度。主要适用于水平荷载较大以及平面布置较为繁杂的高层建筑。框剪结构是由框架机构以及剪力墙机构两种体系构成，具有良好的抗侧力性。本文主要针对框剪结构中转换层的设计进行分析。【关键词】框剪结构；转换层；建筑中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：0.引言6随着我国建筑行业的发展，多功能、体型复杂已经成为我国建筑的特点。在复杂的结构体系中，框剪结构结合了框架结构与剪力墙结构的优点，

2、框架主要是用来承担竖向载荷，剪力墙主要用来承载水平荷载。从结构受力的情况看，因为建筑结构的下部楼层受力较大，而上部楼层受力小，建筑的正常需求为下部刚度强，柱网密，到建筑上部时逐渐减少墙与柱的量[1]。由于结构受力角度的要求和空间的要求与建筑功能是相反的，为了满足建筑功能的需求，就需要对结构进行“反常规设计”。为了保证结构布置的内力拥有稳定的传力途径，就需要在结构转换的楼层设置水平转换构件，即转换层结构。1.框剪结构概述框剪结构又被称为框架-剪力墙结构。框剪结构是由框架机构以及剪力墙机构两种体系构成，具有良好的抗侧力性。该结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间

3、，满足不同建筑功能的要求，足够数量的剪力墙使建筑本身拥有相当大的刚度。主要适用于水平荷载较大以及平面布置较为繁杂的高层建筑中。2.转换层对于框剪结构的受力影响2.1高度对框剪结构的影响首先是转换层高度变化对于框支剪力墙结构的剪力分布以及传利途径产生的影响。当转换层处于较高的位置时，促使剪力分布突变剧烈的原因为单片落地剪力墙的转角会跟随转换层位置的提升而加增大，单片框支剪力墙的变形曲线会跟随转换层位置的提升呈现出转折，使转换层的下部框架变形曲线和转换层上部剪力墙变形曲线产生差距。落地墙与框支墙的变形能够通过弹性楼板的协调而逐渐接近，最终导致剪力的分布出现突变。此时可通过调整转换层下部

4、落地剪力墙等减小转角，降低剪力分配突变的问题。6其次是转换层高度的变化对于框支剪力墙结构在转换层附近刚度突变产生的影响。转换层在3层以上时，很容易使框支剪力墙结构在转换层临近层间的位移角产生突变。控制转换层下部的框架-剪力墙结构的等效刚度与相同高度剪力墙相等，因此，对于转换层位置较高的框支剪力墙结构来说，控制等效刚度是非常重要的。第三，较高转换层的框支剪力墙容易产生薄弱层。在设计的过程中，对于底层框支剪力墙结构体系来说，其应当具备基本的抗震设计理念，保证底层结构的强度以及刚度，促使结构在发生地震的情况下屈服发生在转换层以上的剪力墙结构，底层结构不会屈服，只会产生一些少量的裂缝[3]

5、。当转换层位置在较高的情况下，很容易使框支剪力墙结构在转换层附近的传力途径、刚度以及内力产生突变，形成薄弱层，不能有效的抵抗地震，因此在设计的过程中应当控制转换层的高度。第四，转换层高度的变化会对框支剪力墙结构的传力途径以及结构倾覆力产生影响。倾覆力矩分布曲线会在转换层位置进行转折。转换层下部主要是以剪力墙为主，落地剪力墙的倾覆力矩是由转换层向下递增的，而支撑框架的倾覆力矩的递增量却较小。2.2刚度对框剪结构的影响6经研究发现，当剪力墙刚度的衰减程度达到43%-49%时，整体剪力墙竖向配筋能够保持不变（主要由构造配筋率决定），而剪力墙水平分布筋的配筋率大约只能增加8.1%-9.9%

6、，总框架的配筋率能够增加6.0%-6.8%[3]。在经验设计的范围内，上述配筋率的增加较少，而此时剪力墙混凝土的使用量会大大减少。剪力墙的刚度突变会使剪力墙以及范围内梁柱的配筋率增加，在转换层内凸现出来。但距离转换层较远时，产生的影响会逐渐减少，还可能改善抗震性，这是由于刚度的降低会促使地震反应减少。为了保证建筑下部整体结构具有合适的抗震性、强度以及刚度等，应当考虑增加转换层下部主体结构的刚度，尽量减小转换层上部结构的刚度，使得转换层上下部主体结构的变形特征以及刚度相似。通常情况下，上下层的刚度比应当接近1，且不能大约2，如此便可避免竖向的刚度过于悬殊而导致地震反应强烈，同时也可以

7、通过提升下部空间的混凝土强度，或者加大剪力墙的厚度等措施来控制刚度比。3.设计要点控制策略在设计的过程中，首先需注意对高位转换框支柱的处理。因为框支柱的配筋、内力以及轴压比要求都非常严格，关系到经济以及安全等问题，因此需要严格注意。通常情况下，框支柱应当控制在四到五层内，且不能大于七层，而另外的柱应当按照框架柱处理。目前对于转换层的设置通常在三到五层，则转换层下的柱应当按照框支柱进行处理。6其次需注意厚板转换层。目前多数商住楼的上层结构轴线还未统一，转换梁无法设置，此