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1、浅议建筑结构设计中梁式转换层结构设计 摘要：随着我国当前高层建筑的迅猛发展，在高层建筑中设置转换层以满足同一栋建筑物中上下楼层不同的建筑功能需求，已经十分普遍。本文介绍了带转换层高层建筑结构的型式分类及各自适用特点，并对转换层设计要点及设计中一些方案的选择、结构的布置、抗震等级的确定、转换构件的构造要求等问题进行了分析,并重点阐述了梁式转换层结构设计的特点和应注意的一些问题,以供同行探讨。关键词：梁式转换层；构件设计；平面布置中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1转换层型式的类型及特点转换层根据建筑功能的需要，可作为正
2、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：1.1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,7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。1.2箱式转换层当转换梁截面过大时,设一层楼板已不能满
3、足平面内楼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。1.3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
4、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。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梁式转换层的结构设计要点2.1结构抗震等级的确定工程转换层以下为框架—剪力墙结构,7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”,7度抗震设防,框支框架抗震等级为二级,剪力墙底部加
5、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。2.2结构竖向布置高层建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变。然而带转换层的高层
6、建筑结构显然有悖于此,因此有关文献对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言,属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1,不应大于1.3。在设计过程中,应把握的原则归纳起来,就是要强化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下几种:7（1）与建筑专业协商,使尽可能多的剪力墙落地,必要时甚至可在底部增设部分剪力墙(不伸上去)。这是增大底部刚度最有效的方法。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外,还让两侧各有一片剪力墙落地,这些无疑都大大增强了底部刚度。（2）加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中,核心筒部分的厚度取为400m
7、m,其余部分的厚度取为350mm。（3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞,以免刚度削弱太大。2.3结构平面布局工程底部为框架——剪力墙结构,体型简单、规则;上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上,东西向完全对称,南北向质量中心与刚度中心偏差不超过2m,结构偏心率较小。除核心筒外,其余剪力墙布置分散、均匀;且尽量沿周边布置,以增强抗扭效果。查阅计算结果,扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.83,各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4,均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理,抗扭效果良好。3转换
8、层结构构件设计3.1框支柱7框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性,对其轴压比应严格控制。工程框支柱抗震等级为一级,轴压比不得大于0.6,对部分因截面尺寸较大而形成的“短柱”,不得大于0.55。柱截面延性还与配箍率有密切关系,
