带梁式转换层的超限高层建筑结构设计

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摘要:随着经济的迅速发展及科学技术水平的不断提高，我国的建筑工业取得了较大程度上的进步，为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。而随着建筑行业的发展，各种设计纷纷出现，本文就带梁式转换层的超限高层建筑结构设计进行研究与分析。在研究时，选取某一带梁式转换层的超限高层建筑结构设计作为实例，并对其结构转换层的方案选择、结构布置、结构分析以及构造处理进行一定程度的介绍，然后结合具体工程设计，对带梁式转换层的超限高层建筑结构设计的要点与关键问题进行分析。

关键词：超限高层建筑;结构转换层;结构设计

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

工程概况

我们选取的这一带梁式转换层的超限高层建筑结构设计工程占地面积约5432m2，整个建筑面积46854m2，其分布状态呈长条形。这一工程又可以分为地上工程与地下工程，地上工程占地面积约为总占地面积的86%，其地理具有一定的优越性。根据相关规划局以及开发商的要求，这一工程主要运用于商业运营与居民住宅，除此之外，还需要分出一部分面积进行办公楼建设。为了优化这一工程建设，并有效利用优越的地理位置，建筑师对多个方案进行了比较，并经过讨论分析，最终确定住宅采用“蝶形”的平面布置。

结构选型与结构布置

本工程一共36层，其中地上31层，地下5层，主要为单栋建筑。整个建筑分为4个部分，每个部分都有不同的功能，具体情况见表1。

表1 工程建筑楼层功能表

根据相关规定与要求，在建筑的第四层，即会所兼转换层，需要有较大的柱网，其结构形式主要采用框架剪力墙，除此之外，在住宅区同样采用剪力墙结构；从第四层向上，所有楼层除了楼梯、电梯间的墙体落地外，其余位置的墙体都不落地，这样一来，其内力的传递需要通过转换构建来实现。而由于厚板转换传力路线较为模糊，受力情况的复杂程度较高，在这种情况下转换层附近的构件应力较为集中。因此，需要采用主次梁转换。具体情况见图1、图2。

图1：裙房竖向构件布置图 图2：转换层结构平面布置图

对于梁式转换层来说，它与其它结构相比具有受力明确、施工相对简便的特点。除此之外，在转换梁受力较小的部位，还可以根据需要开设洞口，只要开设的洞口合理有效，就能对建筑功能以及设备管线布置的要求进行有效的满足。所以，在本工程的设计当中，采用了梁式转换层的设计方式，转换层的层高设计为5.8m，其转换主梁的最大截面为1400mm×2500mm，典型转换主梁截面为900mm×2500mm,典型转换次梁截面为600mm×2200mm和800mm×2200mm。

结构分析

根据建筑类型对本工程进行分类，他主要属于丙类建筑，抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.1g，其地面粗糙度为C类，建筑体形系数Ls=1.4.采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发的SATWE(空间杆)墙板元模型)和TAT(空间杆--薄壁杆系模型)程序进行结构计算,并采用PMSAP分析楼板应力，根据相应的分析结果，其自振周期以及剪重比的结果见表2、表3.

表2：采用SATWE计算的结构自振周期

一般情况下，高层建筑的下部楼层的侧向刚度较之于上部楼层的侧向刚度较大，如若不是，刚度较小的下部楼层就会发生较大程度上的变形而形成一个薄弱层。为了对这一情况进行有效的避免，相关文件规定求楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。而在本工程之中，转换层的上一层剪力墙的厚度大约在200mm到350mm之间，混凝土强度的等级达到了C45，转换层及以下结构的剪力墙厚度加大为550~700mm。在新《高规》出来之后，更加注重对于概念的有效设计。但是，它仍然存在着一些不足之处以及一些问题，突出表现在量化指标安排不合理，为了对其进行进一步的完善，相关部门对文件中的一些条例与细节进行了进一步的细化，并有针对性的提出了侧向刚度规则性由层间位移角比值控制。

带转换层的高层建筑结构设计关键问题

①对大空间层的高度进行一定程度的保证，避免出现沿竖向刚度变化过于悬殊的情况，同时，对转换层上下结构侧向刚度比进行严格的控制。在进行抗震的设计过程当中，需要对转换层结构侧向的刚度进行保证，要求其值大于上一层结构侧向刚度的70%。除此之外，还需要对一定比例的剪力墙落地进行保证，只有对剪力墙的厚度进行一定程度的增加，并对落地剪力墙混凝土强度等级进行有效的提高，才能使设计更为完善。

②对转换层楼板平面内的整体性与刚度进行有效的加强，在施工的过程当中，主要采用现浇混凝土楼板，，一般情况下，楼板的厚度为200mm较为适宜。与此同时，还应该对转换层下一层楼板平面内的刚度进行进一步的加强，同样的要对其厚度进行严格控制，一般在150mm。从结构布置的角度来看，最好保证对称性，并对薄弱部位楼板的厚度以及配筋进行有效的加强。

③按《工程场地地震安全性评价报告》提供的人工合成地震波加速度和选择两条典型的地震波加速度记录,对结构弹性时程进行一定程度上的分析。在分析的过程当中，采用两个不同力学模型结构空间分析程序进行一定程度的计算。这两种模型分别是空间杆--薄壁杆系模型以及空间杆--墙板元模型，在计算的过程当中，需要对双向地震作用下的扭转影响进行充分的考虑。

④对风荷载和地震作用下结构层间位移角进行有效的控制。在地震的作用之下，要想对建筑物的安全性与稳定性进行有效的保证，必须根据相关规定与规范对地震基底剪力与重力荷载代表值的比值进行一定程度上的限制。除此之外，还需要对结构底部加强区剪力墙及其他部分剪力墙、框支柱及非框支柱轴压比，进行一定程度上的控制。

结束语

本文主要针对带梁式转换层的超限高层建筑结构设计进行研究与分析。首先对工程概况、结构选型以及结构布置进行了一定程度上的介绍，然后基于此展开结构分析，并根据分析结果，阐述了带转换层的高层建筑结构设计关键问题。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。

参考文献:

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[3]李少云.广州东晖花园第四组团结构初步设计研究[Z].瀚华建筑设计有限公司,2002.

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