現(xiàn)代高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐

1、現(xiàn)代高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐摘要：現(xiàn)代高層建筑常設(shè)置轉(zhuǎn)換層，但轉(zhuǎn)換層也容 易形成薄弱層，因此，帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也引起 工程界的普遍關(guān)注。本文詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)換層的分類、轉(zhuǎn)換層 的結(jié)構(gòu)形式及轉(zhuǎn)換層的建筑功能，并對現(xiàn)代高層建筑轉(zhuǎn)換層 結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行了闡述，具有一定的參考和借鑒意義。關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)形式；框支柱；框支 梁；設(shè)計1引言隨著高層建筑向體型復(fù)雜、功能多樣、造型新穎的方向 發(fā)展，為了滿足建筑藝術(shù)造型及其不同使用功能的需求，現(xiàn) 代多功能髙層建筑常常設(shè)置轉(zhuǎn)換層。高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計 造成建筑物的剛度發(fā)生突變，在水平地震荷載作用下，轉(zhuǎn)換 層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)換層位置較高

2、時，轉(zhuǎn)換層下部 落地剪力墻及框支結(jié)構(gòu)易開裂和屈服，上部墻體易于破壞， 從而不利于抗震。因此，高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計必須合理科學(xué)。 本文就此探討帶轉(zhuǎn)換層的現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及思 路。2轉(zhuǎn)換層按結(jié)構(gòu)功能的分類轉(zhuǎn)換層按結(jié)構(gòu)功能通?？煞譃橐韵氯?。2. 1上層和下層結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換這種轉(zhuǎn)換層廣泛應(yīng)用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié) 構(gòu)中。它將上部剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架，以創(chuàng)造一個較大 的內(nèi)部自由空間。以某高層建筑為例，該建筑地下兩層為車 庫及設(shè)備用房，地上兩層為商場及辦公，3層以上為住宅。 在2層以下為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，以上為剪力墻結(jié)構(gòu)。該工 程就屬于這一轉(zhuǎn)換層形式，見圖1。圖1某高層建筑3層結(jié)構(gòu)平面2.2

3、上、下層的柱網(wǎng)、軸線改變轉(zhuǎn)換層上下的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但是通過轉(zhuǎn)換層使下 層柱的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)，并常用于外框筒的下層形成 較大的入口。某高層住宅地下室為車庫，上部為810層復(fù) 式形式住宅，上下均為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，但住宅部分柱距 較小且不規(guī)則，屬于這種轉(zhuǎn)換層形式，如圖2、圖3所示。圖2某高層住宅1層結(jié)構(gòu)平面圖3某高層住宅2層結(jié)構(gòu)平面2. 3同時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸線布置即上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層改變?yōu)榭蚣艿耐瑫r， 柱網(wǎng)軸線與上部樓層的軸線錯開，形成上下結(jié)構(gòu)不對齊的布 置。這種轉(zhuǎn)換層形式在普通的商住樓中應(yīng)用不是很多，但在 較高檔的賓館、酒店中常常采用。3轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式3. 1內(nèi)部形成

4、大空間的轉(zhuǎn)換層內(nèi)部要形成大空間，包括結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)變和軸線轉(zhuǎn)變，可 以采用梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式轉(zhuǎn)換層。梁 式轉(zhuǎn)換層用得最廣泛，它設(shè)計和施工簡單，受力明確，一般 廣泛應(yīng)用于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)；當(dāng)需要縱橫同時轉(zhuǎn)換 時，采用雙向梁的布置。單向托梁、雙向托梁如果連同上下 層較厚的樓板共同工作，可以形成剛度很大的箱形轉(zhuǎn)換層。 當(dāng)上下柱網(wǎng)、軸線錯開較多，難以用梁直接承托時，可以做 成厚板，形成板式承臺轉(zhuǎn)換層。板式轉(zhuǎn)換層的下層柱網(wǎng)可以 靈活布置，無須與上層結(jié)構(gòu)對齊，但自重很大，材料耗用較 多。3. 2外部形成大入口的轉(zhuǎn)換層框筒要在底層形成大的入口，可以有多種轉(zhuǎn)換層的形 式，如北京西單文化廣場西

5、側(cè)的中國銀行采用的是特殊加工 制做的轉(zhuǎn)換鋼桁架。4轉(zhuǎn)換層的建筑功能4.1提供大的室內(nèi)空間底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)可以在建筑物下部形成一層或 多層的大空間。剪力墻間距小，適合于布置住宅和旅館的客 房層。當(dāng)需要在底部布置商店、會議廳、餐廳及其它需要較 大空間的公用房間時，可以將部分剪力墻通過轉(zhuǎn)換層變?yōu)榭?支剪力墻，用框架柱代替剪力墻以滿足建筑功能的要求。4.2為建筑提供大的入口當(dāng)采用外框筒時，外筒柱距往往在3.0m以內(nèi)，無法提 供建筑物的較大入口。因此必須在下層部分通過轉(zhuǎn)換層改變 柱距以形成入口。外框筒的轉(zhuǎn)換層可以采用多種形式的轉(zhuǎn)換 結(jié)構(gòu)，如轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架、轉(zhuǎn)換拱等。5底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)布置及計算

6、底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的布置，主要考慮兩個關(guān)鍵問 題：(1) 保證大空間層有充分的剛度，防止沿豎向剛度過 于懸殊；(2) 加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層的剛度與承載力，保證轉(zhuǎn)換層可以將 上部剪力可靠地傳到落地剪力墻上去。為了防止沿豎向剛度 過于懸殊，轉(zhuǎn)換層設(shè)置在1、2層的結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)滿足上下 層等效剪切剛度比r的要求，giaihi+1/gi+lai+lhi式中，gi, gi+1分別為第i層、i+1層混凝土剪變模量;ai, ai+1分別為第i層、i+1層的折算抗剪截面面積；a二awi+移 ci, jaci, jci, j=2. 5 (hci, j/hi)aw為在所計算的方向上剪力墻的全部有效截面面積； aci, j為

7、第i層第j根柱的截面面積；hi、hi+1分別為第i 層、i+1層的層高；hci, j為第i層第j根柱沿計算方向的 截面高度；ci, j為第i層第j根柱截面面積折算系數(shù)，計 算值大于1取1; r宜接近1,在非抗震設(shè)計時，r不應(yīng)小于 0. 4；在抗震設(shè)計時，r不應(yīng)小于0.5。在上述兩個項目中均采用了以下一些結(jié)構(gòu)措施來調(diào)節(jié) 上下層的剛度比r： (1)加大落地剪力墻的厚度，盡量增大 落地墻的截面面積；(2)提高大空間層的混凝土強(qiáng)度等級。 第一個項目轉(zhuǎn)換層以下剪力墻厚度為500mm,混凝土強(qiáng)度等 級為c60；轉(zhuǎn)換層以上剪力墻厚度為200mm，混凝土強(qiáng)度等 級為c50c30逐漸降低。第二個住宅項目轉(zhuǎn)換層以下剪力 墻厚度為250mm,混凝土強(qiáng)度等級為c40；轉(zhuǎn)換層以上剪力 墻厚度為200，混凝土強(qiáng)度等級為c35、c30,逐漸降低。轉(zhuǎn)換層樓面受力很大，樓板變形顯著，要保證轉(zhuǎn)換層可 以將上部剪力