摘要：文章通過分析實現(xiàn)了帶主次梁轉(zhuǎn)換層的超高限高層建筑的結(jié)構(gòu)設計模式，對梁式轉(zhuǎn)換層的設計要點探析，并對相應轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)設計的方案進行選擇和設計，結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)的分析和相應構(gòu)造的處理，實現(xiàn)了對相應建筑工程項目結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵問題探析。

　　關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)換層,超限高層,高層建筑,結(jié)構(gòu)設計

　　隨著經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展和進步，高層建筑逐漸向功能豐富和復雜的題型方向發(fā)展。高層建筑的設計從結(jié)構(gòu)受力上分析，下部樓層的受力大，上部樓層的受力較小，而良好的建筑結(jié)構(gòu)設計應保證下部樓層的剛度，下部的墻體多、柱網(wǎng)較密，到建筑的上部則能逐漸較少墻體和支柱的數(shù)量，從而擴大柱網(wǎng)。從高層建筑的功能結(jié)構(gòu)上看，建筑下半部分應具有較大的自由活動空間，上部空間布置較小，從而能充分滿足居住的要求。由此可以看出，高層建筑的結(jié)構(gòu)設計以及功能的要求恰好處于相對的位置。為充分滿足高層建筑的居住要求，建筑的結(jié)構(gòu)設計應進行反常規(guī)的設計。為實現(xiàn)建筑的反結(jié)構(gòu)設計，則必須在建筑豎向結(jié)構(gòu)體系具有變化的樓層設計相應的轉(zhuǎn)換層。梁式的轉(zhuǎn)換層由于傳力明確、受力的性能較好、工作穩(wěn)定可靠，并且構(gòu)建結(jié)構(gòu)、便利的施工且工程項目的成本不高等優(yōu)勢，成為了高層建筑使用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)設計形式。下面通過對具體的工程項目的分析具體實現(xiàn)了高層建筑轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構(gòu)設計。

　　該工程處于廣東省珠江河畔，處于長條形位置布置，占地面積為一萬多平方米，總建筑面積大約為一萬平方米，地上面積各自占據(jù)一定的面積，具有沿江的地理位置優(yōu)勢。根據(jù)城市規(guī)劃局以及開發(fā)商的具體要求，該工程以商住樓為主，同時輔助一定面積的辦公樓。為發(fā)揮該地區(qū)的優(yōu)越地理位置，實現(xiàn)相應商住樓和辦公樓面臨珠江，盡量實現(xiàn)最多的房間面臨珠江，通過實際的方案的比較和分析，最終通過建筑角度的調(diào)整，實現(xiàn)了商住樓的客廳以及房建面對珠江。

　　一、結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

　　1、采用框架剪力墻的建筑結(jié)構(gòu)設計方法。因為，該工程項目的結(jié)構(gòu)設計分為地上和地下兩個部分，地下兩層地上三十五層，地下兩層為停車場以及備用房屋。地上首層為商層，二樓和三樓為辦公室，四樓為會所以及建筑的轉(zhuǎn)換層，對建筑空間要求較大，由此采;之上的樓層為住宅層，使用剪力墻的結(jié)構(gòu)。該工程建筑自第四層往上，除了樓梯以及電梯間的墻體落地外，其他的墻體都沒有落地，而建筑相應的支撐力量轉(zhuǎn)換需要通過相應的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行傳遞;

　　2、相應轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)設計方法。由于高層建筑的主次梁結(jié)構(gòu)具有受力明確、施工簡單以及在高層建筑的轉(zhuǎn)換梁的設置過程中在轉(zhuǎn)換梁受力較小的部位開設適宜的洞口，從而能滿足建筑功能和建筑設備的管線布置要求。相應轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)設計標準應根據(jù)具體的工程項目的建設進行設計，從而能建立實現(xiàn)良好的高層建筑的結(jié)構(gòu)以及功能的設計。

　　二、結(jié)構(gòu)分析

　　1、設計參數(shù)的選擇

　　該工程屬于丙類建筑，抗震防裂應設置為七度，建筑結(jié)構(gòu)的基本地震加速值為0.1g，并且設計地震的分組為第一組。一百年重現(xiàn)期的基本風壓的值為0. 6kN/ m2，高層建筑結(jié)構(gòu)的地面粗糙程度為C 類，工程項目的建筑體形系數(shù)為1. 4。并且工程項目的結(jié)構(gòu)計算采用中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部開發(fā)的SATWE(空間桿-墻板元模型)和TAT(空間桿-薄壁桿系模型)程序進行結(jié)構(gòu)計算，從理論上對結(jié)構(gòu)進行安全，經(jīng)濟的設計。同時，可采用至少兩個不同力學模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進行整體計算。

　　2、等效側(cè)向剛度比的控制

　　高層建筑的工程項目的轉(zhuǎn)換層的下部樓層的側(cè)向剛度設計應大于上部樓層的側(cè)向剛度，否則，相應的建筑樓層的變形將集中于下部樓層而形成相應應力結(jié)構(gòu)中的薄弱層。對建筑工程項目的結(jié)構(gòu)造成影響。為防止相應高層建筑薄弱層的形成，應對相應建筑工程下部樓層側(cè)向剛度指數(shù)進行設計。建筑工程項目的樓層側(cè)向的剛度不應小于建筑上部相鄰樓層的百分之七十，或是與相鄰三層側(cè)向剛度的平均值的百分之八十。該工程項目的高層建筑的側(cè)向比應根據(jù)建筑工程中的剪力墻厚度、混凝土強度以及柱子截面尺寸以及混凝土的強度等級等系數(shù)進行確定。工程項目下部樓層的側(cè)向剛度設計應根據(jù)高層建筑的相應規(guī)定進行設計，以轉(zhuǎn)換層為界，結(jié)構(gòu)的下部與上部的等效側(cè)向剛度比宜接近于1，而非抗震設計時的等效側(cè)向剛度比不應小于0.5，抗震設計時不應小于0.8。具體工程項目的剛度比設計應加強概念的設計，根據(jù)具體細化的規(guī)范對下部樓層側(cè)向的剛度比進行設計。高層建筑側(cè)向的剛度比應有層間位移角比值進行控制，通過工程項目的模擬實現(xiàn)了對工程項目側(cè)向剛度的規(guī)范設計。

　　3、剪力墻剪應力水平的設置要點

　　剪力墻剪應力水平的設置應根據(jù)具體工程項目的基數(shù)進行。高層建筑的轉(zhuǎn)換層剪力墻在地震常遇狀況下剪應力水平為0.025，轉(zhuǎn)換層上層的剪力墻的剪應力水平為0.017，從而保證在常遇地震的地質(zhì)作用狀況下建筑的剪力墻不發(fā)生剪切破壞。設計過程中，提出了彈性水平地震作用增大系數(shù)法來設計轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),該方法的基本思路是:假設結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下仍處于彈性狀態(tài),根據(jù)規(guī)范給出的多遇地震和罕遇地震的水平地震影響系數(shù)最大值αmax的比值來放大多遇地震作用下的水平地震作用,而此時將荷載分項系數(shù)和材料分項系數(shù)取1.0。則設計轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時的內(nèi)力組合為G+βE=G+6.25E,其中G為重力荷載作用代表值,E為多遇地震作用下的水平地震作用標準值;而與此內(nèi)力組合對應的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設計采用材料的標準值而不是設計值。采用這種方法可以得出在罕遇地震作用下,轉(zhuǎn)換層剪力墻的最大剪應力水平僅為0.156,可以保證在規(guī)范規(guī)定的罕遇地震作用下剪力墻不發(fā)生剪切破壞。

　　三、高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設計過程中的關(guān)鍵問題

　　高層建筑轉(zhuǎn)換層設計應根據(jù)具體的工程項目的技術(shù)要點分析，并根據(jù)具體的建設部門關(guān)于高層建筑中的工程項目的抗震設防的專項審查技術(shù)的要點要求，結(jié)合本工程設計出帶主次轉(zhuǎn)換梁層的高層建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震措施如下：

　　1、保證換層結(jié)構(gòu)側(cè)向有足夠的剛度。高層建筑應保證大空間的需求的房間具有足夠的剛度，從而防止轉(zhuǎn)換層沿豎向的剛度變化過大，應建立嚴格的轉(zhuǎn)換層上部和下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比例。高層建筑的轉(zhuǎn)換層抗震的結(jié)構(gòu)設計中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不小于上一層結(jié)構(gòu)側(cè)向高度的百分之七十，并且根據(jù)高層建筑的指數(shù)設計的規(guī)范要求。控制轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的下部與上部的等效側(cè)向剛度比宜接近于1。同時還應保證一定比例剪刀墻的落地，加大落地厚度，從而提高剪刀墻混凝土的強度等級，減小洞口的尺寸，從而盡量使縱橫墻形成筒體。

　　2、加強轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的剛度。高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的轉(zhuǎn)化層結(jié)構(gòu)應對整體結(jié)構(gòu)進行設計，通過對轉(zhuǎn)換層樓板平面內(nèi)的整體性和側(cè)向的剛度進行加強，并采用現(xiàn)澆混凝土的樓板，樓板的厚度為200mm，同時還應加強轉(zhuǎn)換層的上下兩層的平面內(nèi)剛度，樓板的厚度為150mm;結(jié)構(gòu)的布置為左右對稱，在薄弱部位加強樓板的厚度及配筋。整體結(jié)構(gòu)的分析過程，應對轉(zhuǎn)換層的薄弱部位的樓板平面的變形對建筑結(jié)構(gòu)受力的印象程度。并通過剪刀墻的布置方式的調(diào)整，從而使相應的結(jié)構(gòu)與剛性相接近，避免了扭轉(zhuǎn)，實現(xiàn)平面布置的規(guī)范。

　　3、 按施工現(xiàn)場地震安全性評估報告提供人工合成選擇兩條典型的地震波加速度和地震波加速度的記錄，從而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)彈性的分析。此外，采用兩個不同力學模型的結(jié)構(gòu)空間對程序進行分析計算， 例如一個采用空間桿- 薄壁桿系模型， 而另一個采用空間桿- 墻板元模型，要確保在計算中考慮雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，同時除計算正交的X軸、Y 軸外，還需要計算可能受力不利的45度和135度的方向。

　　4、合理地加強框支剪力墻轉(zhuǎn)換層以下豎向構(gòu)件的配筋率。按相關(guān)規(guī)定確保整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)抗傾覆;同時，使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板來達到增強結(jié)構(gòu)整體性的目的。 保證核心筒內(nèi)部樓板厚為150mm，并且是雙層雙向的配筋以及相關(guān)圍護材料為新型輕質(zhì)材料，從而有利于減小地震反應，減輕建筑自身重量。

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