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1、簡議高層建筑轉(zhuǎn)換層設計朱建炳華匯工程設計集團股份有限公司浙江紹興312000摘要：高層建筑在工程實踐中的應用H漸廣泛.工程中經(jīng)常會遇高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。從建筑功能上看，高層建筑上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要，而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網(wǎng)、少墻體，以滿足公共使用要求。木文就此重點探討了高層建筑中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設計。關鍵詞：高層；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)在高層建筑設計中，為滿足建筑使用功能需要，底部數(shù)層常設置為大空間,而上部標準層多為小開間，致使上層的部分豎向承重結(jié)構(gòu)不能直接落地，需要設置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。常用的轉(zhuǎn)換形式為梁式。梁式轉(zhuǎn)換層具有傳力路徑清晰快捷
2、，工作可靠，構(gòu)造簡單，施工方便等優(yōu)點，是目前國內(nèi)應用最廣的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。一、轉(zhuǎn)換層概述由于高層建筑下部結(jié)構(gòu)受力較大，上部結(jié)構(gòu)受力較小，這與常規(guī)的結(jié)構(gòu)豎向布置的原則正好是相反的。為了滿足建筑多功能的要求，就必須在結(jié)構(gòu)中設置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件，以實現(xiàn)自上而下結(jié)構(gòu)形式，軸線布置的自然過渡。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件所在的樓層就是轉(zhuǎn)換層。按轉(zhuǎn)換層所實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換可分為三類：上、下層柱網(wǎng)、軸線改變:轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但是通過轉(zhuǎn)換層使下層的柱距擴大，形成大柱網(wǎng)。常用于外框簡的下層，形成較大的入口；上、下層結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)換：這種轉(zhuǎn)換層廣泛應用于上部為剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)，它將上部
3、剪力墻轉(zhuǎn)化為下部的框架，以創(chuàng)造一個較大的內(nèi)部自由空間｝換結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線位置:即上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層軸線錯開，形成上、下結(jié)構(gòu)不對齊的布置。實際工程應用中轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式主要有梁式、柑架式、空腹析架式、箱式和板式。從上部墻體形式上，可分為滿跨和不滿跨、開洞和不開洞、開門洞和開窗洞；從跨數(shù)上，可分為單跨、雙跨及多跨；從轉(zhuǎn)換梁功能上，可分為托墻和托柱：從轉(zhuǎn)換梁形式上，可分為加腋和不加腋：從轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)采用材料上，可分為鋼筋混凝土和鋼骨混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等。二、高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設計（一）轉(zhuǎn)換梁的截面設計方法轉(zhuǎn)換梁截面設計方法的選擇與
4、其受力性能和轉(zhuǎn)換層的形式相關。①托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設計。當轉(zhuǎn)換梁承托上部普通桐架時，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi),轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算。當轉(zhuǎn)換粱承托上部斜桿框架吋，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此吋應按偏心受拉構(gòu)件進行截面設計。②托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設計。當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開洞時,轉(zhuǎn)換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，此吋轉(zhuǎn)換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。（二）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不僅豎向剛度易在轉(zhuǎn)換層附近發(fā)生突變，還應關注的是
5、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，使結(jié)構(gòu)的傳力（包括豎向及水平力）途徑在轉(zhuǎn)換層及其附近發(fā)生突變，在強震作用下，易產(chǎn)生薄弱部位。因此在抗震設計中，除了控制轉(zhuǎn)換層上下剛度比外，還應采用措施，加強轉(zhuǎn)換層及附近層結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括轉(zhuǎn)換柱、轉(zhuǎn)換梁、落地墻、轉(zhuǎn)換層上下各兩層樓板等構(gòu)件，以保證水平剪力的冇效傳遞和結(jié)構(gòu)底層在強震下有足夠的延性。（三）轉(zhuǎn)換層分析計算整體計算完畢后對轉(zhuǎn)換層本身應采用平面有限元計算軟件做局部應力的補充計算。進行局部分析吋，應考慮轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上下樓層是否進入局部計算模型，以及樓層樓蓋平面內(nèi)剛度影響，注意實際結(jié)構(gòu)的三維空間盒子效應，采用符合實際情況的正確計算模型。框支剪力墻的計
6、算較為復雜，上部剪力墻需與下面多根柱相連接，如果連接不當會產(chǎn)生很大的計算誤差?？臻g分析程序是以梁柱為基本單元，而分析底部框支剪力墻時，剪力墻作為柱單元考慮。計算吋宜在上部剪力墻肢與下部轉(zhuǎn)換柱之間均設轉(zhuǎn)換梁，墻肢與轉(zhuǎn)換梁相連結(jié)。（四）轉(zhuǎn)換大梁的設計梁式轉(zhuǎn)換層的設計構(gòu)造要求：①轉(zhuǎn)換層樓板要將上層結(jié)構(gòu)的水平剪力傳遞到下層抗剪結(jié)構(gòu)上去，本身承受很大的平面內(nèi)剪力，冋吋又承受部分豎向荷載。因此要求樓板要有足夠的強度和剛度。②轉(zhuǎn)換層大梁是承托上部剪力墻或柱傳下來豎向荷載的重要構(gòu)件.本身受力很大。它是整個結(jié)構(gòu)抗震安全的關鍵部位。因此，轉(zhuǎn)換大梁的設計在整個轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設計中至關重要
7、。實際工程設計中對轉(zhuǎn)換大梁的設計方法一般是先使用三維空間分析程序，將轉(zhuǎn)換梁視為桿件進入計算.而后在整體結(jié)構(gòu)分析的基礎上。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳遞給轉(zhuǎn)換層的荷載.對轉(zhuǎn)換層本身及其上下幾層進行平面有限元分析，然后確定其配筋。（五）框支梁的設計框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制，寬度要大于其上墻厚的2倍，II大于400mm；高度大于計算跨度的1/6。工程框支梁寬統(tǒng)一定為800mm。框支梁受力巨大iL受力情況復雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位，是一個復雜而重要的受力構(gòu)件，因而在設計吋應留冇較多的安全儲備，二級抗震等級的框支梁縱筋配筋率大于0.4%
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