浅议带转换层高层结构综合楼设计

浅议带转换层高层结构综合楼设计

王国圣

王国圣泰州市海陵建筑设计院有限公司225300

摘要：近年来随着经济的繁荣及科学技术的不断进步，人们物质生活水平的提高,对居住的高层建筑物要求也越来越高,更趋多元化和多样化，因此，我国的高层建筑亦得到蓬勃发展，特别是近几年来更是朝着多功能和体型复杂的方向发展。但是为了满足建筑使用功能要求,在高层建筑结构的底部形成较大空间,当上部楼层的部分竖向构件不能直接连续贯通落地时,应设置结构转换层,在结构转换层布置转换结构构件，结构转换层为实现从小开间的住宅到中等开间的写字间,再到大空间的商场的变化提供了可能。尽管转换层已经被高层建筑大量使用,技术比较成熟,但是其模板支撑体系、大体积混凝土仍然是施工技术的重难点,因此本文重点介绍了带转换层高层结构综合楼的设计。

关键词：转换层高层建筑设计

随着经济的快速发展，国内外高层建筑也得到了比较大的发展，那些上部是住宅、旅馆，中部为办公用房，而下部用作商场、餐馆等多功能及综合性用途的高层建筑已经愈来愈多，这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点，由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，要求不同的结构形式，如何将它们之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键。同时楼层建筑功能的改变，往往需要改变竖向结构型式或改变柱网、轴线，甚至两者都会发生一些改变，这样在竖向结构体系发生变化的楼层就必须要设置转换层。但是带转换层高层建筑结构是一受力复杂不利抗震的高层建筑结构，它的设计不仅仅要满足规范的要求，还要在概念上采取一些必要的有效的措施，以提高结构的安全性。

一、带转换层高层建筑综合楼设计原则

1、强化下部、弱化上部

为保证下部大空间整体结构有适宜的刚度、延伸性、强度与抗震能力,因此在设计时应该尽量强化转换层下部主体结构刚度,尽量弱化转换层上部主体结构刚度,在最大程度上使转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近。

2、尽量减少转换

在设计过程中遇到布置转换层上下主体竖向结构时,必须要时刻注意尽可能多的布置成上下主体竖向结构连续贯通,特别是在核心筒框架结构中,核心筒应该尽量予以上下贯通。

3、传力直接

还有在设计转换层上下主体竖向结构时,要尽可能使水平转换结构传力直接,尽量避免多级复杂转换,同时更应尽量避免传力复杂、抗震不利、质量大、耗材多、不经济不合理的厚板转换。

4、计算全面准确

在进行带转换层的高层建筑设计时必须将转换结构作为高层建筑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正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析，采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算时,转换结构以上至少取层结构进人局部计算模型,同时应计及转换层及所有楼层楼盖平面内刚度,计及实际结构三维空间盒子效应,采用比较符合实际边界条件的正确计算模型。

二、带转换层的高层建筑设计

1、转换梁的设计

在进行转换梁设计时转换梁截面尺寸一般由剪压比控制确定，其承载力一般也由斜截面受剪承载力控制，在没有明确给出转换梁的斜截面受剪承载力的情况下，可以采用计算公式计算。

转换梁斜截面受剪承载力主要由混凝土与箍筋承担，水平腹筋对斜截面受剪承载力也具有一定贡献，但是不是很大，约占8％．因此，在这种情况下可以不用不考虑水平腹筋的作用，可以将其作为安全储备。因此斜截面受剪承载力可以按公式

计算，，其中λ是计算剪跨比fn和fyv分别是混凝土和箍筋的抗拉强度设计值，Ａn为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积。

2、框支梁的设计

框支梁是转换层中最重要的受力构件之一，只有通过它才能将上部剪力墙荷载传递给下部框支柱，其受力相当复杂。因此在设计时必须要通过有限元分析，正确计算截面部分拉应力的精确数值，有时会出现有限元分析的正截面配筋结果小于整体结构分析结果的情况，这是由于前者考虑了共同工作的结果，另外两者对计算跨度的取值方法不同也是配笳结果相差较大的重要原因。因此在进行框支梁的设计时必须要精确计算截面部分的拉应力值，然后再次基础上进行设计。还有因为框支梁具有很大并且比较复杂的受力情况,它不但承担着高层建筑上下层荷载的传输枢纽,而且还能在很大程度上保证框支剪力墙抗震性能,起到了比较关键的作用，是一个十分复杂的受力构件,因此设计时应设有较多富余储备，必须要注意加强构造措施,伸入支座的钢筋在柱内必须要有比较可靠的锚固，同时在设计时要注意框支梁不适宜开洞,如果需要开洞时必须要做局部应力分析,并且开洞部位要远离框支柱边,开洞部位要加强配筋构造措施。

3、框支柱设计

在进行框支柱设计时必须要保证框支柱具有足够的安全度与延性，设计时轴压比必须要控制在0.7以内，兼作剪力墙端柱的框支拄，保证其满足规范关于约束边缘构件的设计要求，还要准确计算程序考虑转换层楼板平面内剐度，尽可能减小边缘框支柱在转换大粱处的弯矩和剪力。

4、结构的竖向设计

为了保证主体结构沿竖向刚度均匀,使转换层上、下层的刚度接近,避免刚度突变而形成薄弱层,因此在设计时要在保证上部住宅剪力墙强度及层间位移满足规范要求的基础之上,尽可能的减少上部剪力墙数量,转换层以上剪力墙连梁尽量减小高度,但是转换层以下剪力墙厚度加大，并且转换层以上混凝土强度等级由C40过渡到C30,然后在设计时尽可能使转换层上、下层的刚度比在x方向为1.11,在y方向为0.98,因为这种结果是比较理想的。还有在设计时必须要保证框支柱总剪力大于Qmax，

5、楼板设计

由于带有转换层的高层建筑结构上部的水平剪力必须要通过设置的转换层才能传到下部结构，因此转换层处楼面在其平面内受力比较大，因而楼板就会容易出现变形，因此要适当加厚转换层楼面，在设计时必须要考虑全面，经过精确的计算，然后采用厚度合适的现浇板，这样不仅仅有利于转换层在其平面内重分配剪力，同时还能加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力。还有在设计中还应该注意转换层楼板不能有比较大的开洞，如果需要开洞时就必须要在洞口四周设置次梁暗梁，同时楼板开洞位置尽可能远离外侧边。

6、抗震性设计

抗震性在高层建筑中是一个比较重要的问题，因此在设计时要保持建筑有比较充裕的内部、外部冗余度，适当处理结构构件的强弱关系，尽可能建立一系列分布的屈服区，使“有效屈服”保持较长阶段吸收和耗散地震能量。在设计中可以采用新型复合材料钢纤维混凝土，阻滞带基体混凝土裂缝的形成提高建筑混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度，改善建筑结构的抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性，提高高层建筑的抗震性。

三、结束语

在现代高层建筑的转换层结构中，因其应用功能的多样化而使建筑物结构传力体系复杂化，在结构设计时应按规范要求并根据现场条件做好分析计算和优化设计，尽可能将影响建筑物使用功能的诸多因素考虑进去，以达到科学经济的设计目的。

参考文献：

[1]傅学怡.带转换层高层建筑缩相设计建议[J].建筑结构学报，1994

[2]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M]．中国建筑工业出版社，1999

[3]李晓霞.某超限高层建筑抗震性能设计[J].山西建筑,2012年11期

[4]黄瑛.带转换层高层结构综合楼设计[J].铁道标准设计,2005(1)

[5]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社,2005

作者简介：

王国圣（1983－），男（汉族），江苏泰州人，本科生，主要研究方向：结构设计。