高层建筑梁式转换层结构的设计方法与经验

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1、建筑与结构设计fArchirectnrdandStructuralDesignl【文章编号】1007．9467(2010)05—0037—05高层建筑梁式转换层结构的设计方法与经验●张振峰(上海现代建筑设计(集团)有限公司现代都市建筑设计院，上海200043)【摘要】总结概括带转换层高层建筑结构的结构设计特点，分析梁式转换层中框支转换与框架转换的受力区别，着重从计侧向刚度之比譬昔≥0．6(即要用《建筑抗震设计算要点、截面设计以及构造要求上对转换梁、框支柱、剪力墙、规范》的层剪力与层间位移之比的刚度计算法)。上

2、部框架、楼板等多方西重点阐述梁式转换层结构的设计方法和经验，可供类似工程设计参考。【关键词】高层建筑结构；转换层；设计；构造要求【中图分类号】Tu355【文献标志码】B1带转换层高层建筑的主要结构设计概念为满足建筑底部大空间的功能要求，带转换层的高层建筑结构越来越多的应用在工程实践当中。a计算模型1——转换层及下部结构此种类型的结构由于竖向抗侧力构件的中断，而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤。然减小，引起变形集中和能量集聚而极易发生严重／破坏。因此，带转换层高层建筑的主要结构设计概念}I／为：／

3、1)加强转换层及其下部结构刚度，要求转换层／lf及其上下楼层层刚度基本均匀。即必须设置一定比例的落地剪力墙，并加大落b计算模型2——转换层上部结构地剪力墙的厚度或提高混凝土强度等级，必要时可图1计算模型增设部分剪力墙。转换层上下结构的刚度比计算根2)应尽量强化和提高转换层以及下部结构抗震据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录规定抗震承载能力，避免罕遇地震作用下下部主体结构(框支设计时，当转换层位于1层时可采用剪切刚度比=柱、转换梁等)破坏，同时应注意保证转换层上部1层～2层不落地剪力墙的承载能力和延性，避免重力

4、×42(其中，G，G：为底层和转换层上层的【，IA1rt2荷载和罕遇地震作用下不落地剪力墙根部的破坏；混凝土剪变模量；A、。，A、h为底层和转换层上层注意和加强下部框架梁、上部连梁的延性，适应罕遇的抗剪截面面积、层高)；当转换层位于2层及以上时地震作用下的塑性较发育发展耗能的需要。可采用等效侧向刚度比：≤1_3(如图1计算．~2Y／12梁式转换的主要结构形式与受力特点模型1、2)；转换层位于3层及以上时其楼层与上层转换层的主要结构形式有梁一柱体系、厚板体37II建筑与结构设计^I“，埘d＆n‘clwufDes

5、i肌系、桁架体系与墙梁体系，其中梁式转换层由于传力直接明确，设计和构造简单，施工方便，因此应用得最广泛。根据实际工程中梁式转换的应用形式、受力特点及其转换梁与上部结构共同工作形式，梁式转换层的结构类型归纳为框支转换(对上部剪力墙的转换)和框架转换(对上部框架柱的转换)两大图2框支转换梁的内力类。2．2框架转换2．1框支转换在框架转换中，转换虽然也改变了上部框架柱在框支转换中，转换不仅改变了上部剪力墙对对竖向荷载的传力路径，但转换层上部和下部的框竖向荷载的传力路径，而且将上部抗侧刚度很大的架刚度变化不明显，属于

6、一般托换，对结构的抗震能剪力墙转换为抗侧刚度相对很小的框支柱，转换层力影响不大，转换构件受力特点变化不大。以单榀抽上下的侧向刚度比很大，易形成结构软弱层和薄弱柱框架的实腹转换梁为例，抽柱转换形成的托柱梁层，引起地震剪力的剧烈变化，对结构的抗震极为不在竖向荷载作用下的内力和普通跨中有集中荷载的利；转换部位受力比较复杂。以单片框支剪力墙的实框架梁相似(见图3)，只不过是梁跨度较大，跨中有腹转换梁为例，在竖向荷载作用下，框支剪力墙转换很大的集中荷载，故梁端和跨中的弯距、剪力都很层的墙体有拱效应，两支座处竖向应力大，

7、同时有水大，但基本没有轴向拉力，柱的剪力较小。节点的不平平向应力(推力)，跨中则会出现拉应力。框支梁就像衡弯距完全按相交于该节点的梁、柱刚度进行分配。是拱的拉杆，在竖向荷载下除了有弯距、剪力外，还有轴向拉力。分析表明，无论转换梁上部墙体的形式＼l／如何，只要墙体存在一定长度，转换梁中的跨中弯矩就会较不考虑上部墙体作用的要小，相应墙体下的转换梁就有一段范围出现受拉区。拉力沿梁全长不＼V／均匀，跨中处大，支座处减小。框支柱除受有弯距、轴力外，还承受较大的剪力，如图2所示。＼I匹II五II五lt工匹l_函l．j上田

8、L上[i2】I丑IlIfq图3托柱梁弯矩分布示意另外，由于托柱梁上托的是空间受力的框架柱，柱的两主轴方向都有较大的弯距，故设计中除应对此柱按计算配足两个方向的受力钢筋外，还应在垂直于托柱梁轴线方向的转换层板内设置拉梁或暗梁，以平衡柱根部弯距，保证梁平面外承载力满足设计要求。当托柱梁所受柱子传来的集中荷载较大，所托层数较多时，宜验算托柱梁柱交接处的混凝土局部受压承载力。3梁式转换层结构的设计计算要点3