浅谈建筑转换层结构设计
来源:用户上传
作者: 王亚男 梁菲菲
【摘要】随着国民经济的持续快速发展，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。转换层作为建筑结构的主要内容，增强其设计的科学性、可行性对建筑工程质量有着关键性的作用。本文主要对建筑转换层结构设计的原则、结构布置及设计要点进行了分析与探究。
【关键词】建筑；转换层；结构设计；原则；结构布置；设计要点
随着国民经济的快速发展，我国建筑工程行业也得到了极大的发展空间，在建筑工程施工中大量新技术、新工艺的应用，推动了我国建筑事业的高速发展。转换层作为建筑工程施工的重要内容，在建筑工程设计中必须重视其设计的科学性及合理性，只有这样才能提高建筑工程的整体质量。特别是在我国现阶段大力开发和提高现代化技术发展的形势下， 在建筑工程转换层设计中，确保其设计的合理性对提高建筑工程整体质量的提高具有重要意义。
一、建筑转换层结构的设计原则
转换层设计在建筑工程建设中占有重要地位，在建筑工程施工中，只有提高转换层的设计水平，准确掌握设计要点，才能确保工程建设的质量。施工企业必须十分重视技术及实践经验等，在施工过程中加大建筑转换层设计的科学性，才能提高建筑物的质量及安全性。
1、减少转换。布置转换层上下主体竖向结构时，注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通，尤其框架核心筒结构中核心筒应上下贯通。
2、传力直接。布置转换层上下主体竖向结构时，注意尽量使水平转换结构传力直接，尽量避免多级复杂转换，慎重采用传力复杂、抗震不利的平厚板转换，如上下柱网确实无法对齐时，尽量采用箱形转换。
3、强化下部、弱化上部。对于转换层的剪力墙结构或筒体结构，可采取以下措施：强化下部结构加大筒体及落地墙厚度、提高混凝土强度等级、必要时可在房屋周边增置部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体、提高抗震能力；可采取以下措施弱化上部：不落地剪力墙开洞、开口、减小墙厚等。
4、优化转换结构。抗震设计时，当建筑功能需要不得以高位转换时转换结构宜优先选择不致引起地震作用下框支柱（边柱）柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式，如斜腹杆桁架、空腹桁架和扁梁等，同时要注意需满足重力荷载作用下强度、刚度要求。
5、计算全面细致。必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分，采用符合实际受力变形状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析。必要时可采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算，此时转换结构以上至少取两层结构进入局部计算模型，并注意模型边界条件符合实际工作状态。
二、高层转换层的结构布置
底部带转换层的建筑结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，因此，必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果，转换构件可采用转换大梁、析架、空腹析架、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于转换厚板在地震区使用经验较少，可在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，因周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7度，8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。落地剪力墙和框支柱的布置对于防止转换层下部结构在地震中倒塌起到十分重要的作用。 三、建筑转换层设计要点
近年来，随着我国经济的持续快速发展，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。为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。
1、框支柱
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特一级，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，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱的大得多。箍筋不得小于Ф10@ 100，全长加密，且配箍率不得小于1.5%。在工程中，个别框支柱还兼做剪力墙端柱，所以还应满足约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率（C50混凝土）即为2.64%。框支柱为非常重要的构件，为增大安全性，对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。因为程序计算时，一般假定楼板刚度无限大，水平剪力按竖向构件的刚度分配。底部剪力墙刚度远大于框支柱，使得框支柱剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降，框支柱剪力会增加。因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。另外，为了加强转换层上下连接，框支柱上部墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层；其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层梁板内，满足锚固要求LaE。
2、框支梁
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制，宽度不小于其上墙厚的2倍，且不小于400mm；高度不小于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位，是一个复杂而重要的受力构件，因而在设计时应留有较多的安全储备，特一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.6%。框支梁在满足计算要求下，配筋率不小于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴力存在，因而应配置足够数量的腰筋。腰筋采用Ф16，沿梁高间距不大于200mm，并且应可靠锚入支座内。框支梁受剪很大，而且对于这样的抗震重要部位，更应强调“强剪弱弯”原则，在纵筋已有一定富余的情况下，箍筋更应加强。箍筋统一采用Ф14@ 100八肢箍全长加密，配箍率达到1・.53%，远大于文献对特一级级抗震条件下框支梁的配箍率要求。
3、转换层楼板
框支剪力墙结构以转换层为分界，上下两部分的内力分布规律是不同的。在上部楼层，外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配；而在下部楼层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处荷载分配产生突变。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务；并且由于转换层楼板自身平面内受力很大，而变形也很大，所以转换层楼板必须有足够的刚度作保证。转换层楼板采用C50混凝土，厚度180mm。Ф14@ 150钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.28%。另外，为了协助转换层楼板完成剪力重分配，将该层以上两层及以下各层楼板也适当加强，均取厚度150mm。
四、结束语
综上所述，随着社会经济的不断发展，在建筑工程建设中提高转换层设计的科学性、合理性，能够极大提高我国建筑工程施工的质量，及推动我国建筑事业的快速发展。转换层在建筑工程施工中的大量应用，不仅能够确保工程施工的整体质量，还能延长工程的使用周期，实现企业发展的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]廖宇飚；黄小坤；；高层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究（Ⅱ）[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期
[2]施金平；赵明水；荣维生；；高层建筑中高位箱形转换层结构的抗震设计[J]；工程抗震与加固改造；2005年06期
[3]谢益人；；高层建筑箱形转换层结构变形和应力分析[J]；福建建筑；2011年10期
[4]雷静；刘鸣；叶艳霞；；高层建筑中梁式转换层的设计及探讨[J]；基建优化；2006年02期
[5]魏剑侠；王彦枝；王朝霞；；浅谈高层建筑转换层上下结构刚度的设计[A]；河南省土木建筑学会2009年学术年会论文集[C]；2009年
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-6472349.htm
