摘要：隨著高層建筑向著多功能和綜合用途的方向發展，在同一豎直線上出現兩種或者多種不同用途的樓層，這就需要建筑空間有大小不同的開間，采用不同的建筑結構形式。這也對這種結構形式的高層建筑的抗震設計提出了新的要求，本文就高層建筑梁式轉換結構抗震設計的要點和需要遵循的幾個基本原則進行了簡單的探討。

　　關鍵詞：高層建筑,高位轉換結構,抗震設計,節點處理,論文范文網

　　前言：

　　多功能的高層建筑，往往需要沿建筑物的豎向劃分為不同用途的區段，例如建筑物底部通常會作為大型的商業空間或者大廳，主要交通通道等，上部作為住房活或者是辦公空間等。這些建筑的豎向構件往往不能夠上下連續，需要在結構轉換的樓層設置水平轉換構件，即轉換層構件。上述這種要求與結構的合理性、自然布置正好相反，正常情況下建筑物結構下部樓層受力會很大，所以通常建筑物下部的為了保證建筑物足夠的剛度，柱網排列較密、墻多、隨著層數向上遞增而減少。但是，為了滿足建筑功能的要求，結構必須以與常規方式相反進行布置，上部小空間，布置剛度大的剪力墻，下部大空間，布置剛度小的框架柱。為此，必須在結構轉換的樓層設置解決豎向結構的突變性轉化和平面的連續性變化的結構單元體系，稱結構轉換層。

　　轉換層的結構形式：當內部要形成大空間，包括結構類型轉變和軸線轉變時，可采用梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式轉換層;當框筒結構在底層要形成大的入口，可以有多種轉換層的形式，如梁式、桁架式、墻式、合柱式和拱式等。目前，國內用得最多的是梁式轉換層，它設計和施工簡單，受力明確，一般用于底部大空間剪力墻結構。當上下柱網、軸線錯開較多，難以用梁直接承托時，可以做成厚板或箱式轉換層，但其自重較大，材料耗用較多，計算分析也較復雜。

　　1轉換層結構的設計原則

　　隨著人們對與建筑空間以及建筑功能的要求，帶有轉換結構的高層建筑被越來越多的應用于實際工程中。這種帶有轉換層的結構由于豎向抗側力構件的中斷，導致轉換層以下的結構的抗側剛度與樓層的屈服度減少，進而引起變形較為集中，能量也比較集中，極易在外力的作用下發生嚴重的破壞，進而造成生命和財產損失。因此我們在對高層建筑轉換層結構的抗震進行設計時，應滿足以下設計要求：

　　1.1加強轉換層及其下部結構剛度，轉換層及其上下樓層的層剛度基本均勻。

　　需要設置一定比例的落地剪力墻，并加大落地剪力墻的厚度或提高混凝土的強度等級，必要時可增設部分剪力墻。轉換層上下結構的剛度比計算根據《高層建筑混凝土結構技術規程》規定抗震設計時，當轉換層位于1層時可采用剪切剛度比γ= ≤2(其中，G1,G2為底層和轉換層上層的混凝土剪變模量;A1、h1，A2、h2為底層和轉換層上層的抗剪截面面積、層高);當轉換層位于2層及以上時可采用等效側向剛度比γe= ≤1.3;轉換層位于3層及以上時其樓層與上層側向剛度之比 ≥0.6(即要用《建筑抗震設計規范》的層剪力與層間位移之比的剛度計算法)

　　1.2應盡量強化和提高轉換層以及下部結構抗震承載能力，避免罕遇地震作用下下部主體結構(框支柱、轉換梁等)破壞，同時應注意保證轉換層上部1層～2層不落地剪力墻的承載能力和延性，避免重力荷載和罕遇地震作用下不落地剪力墻根部的破壞;注意和加強下部框架梁、上部連梁的延性，適應罕遇地震作用下的塑性較發育發展耗能的需要。

　　1.3應具有可靠的承載力

　　轉換層承受的力，其中以豎向集中力非常大，這就需要轉換層有較高的承載能力。所以一般的轉換大梁的界面高度較大，甚至可達至1~2個樓層高度，另《高規》要求結構轉換層的混凝土等級不得低于C30.

　　1.4優化抗震設計時，由于建筑功能的需要不得不采用高位轉換時，轉換結構還宜優先選擇不致于引起框支柱柱頂彎矩過大、柱剪力過大的結構形式，如斜腹桿桁架、空腹桁架和寬扁梁等，同時要滿足強度和剛度要求，避免出現脆性破壞。

　　1.5盡量控制底部轉換層的位置高度

　　底部轉換層位置越高，隨之轉換層上下的剛度就會發生越大的突變，轉換層上下的內力傳遞也會愈加的加劇;此外，轉換層設置的越高，框支剪力墻和落地剪力墻之間的剪力分配會有較大變化，落地剪力墻或簡體易出現受彎裂縫，從而使框支柱的內力增大，轉換層上部附件的墻體容易破壞，轉換層附近樓層的剪力會出現突變，樓板將承受較大的剪力。總之，轉換層的位置不宜設置過高，設置的越高對于結構的抗震越不利。

　　1.6當跨度超過8m的轉換結構，8°抗震設計時，需要考慮地震對建筑結構的豎向作用力。

　　2梁式轉換結構設計要點

　　2.1待轉換層的高層建筑是一個較為復雜的空間受力體系，在進行機構抗震設計時必須將轉換結構作為整體結構中的一個重要組成部分，并確定能反應結構中各構件的實際受力情況的力學模型，采用合適的分析軟件進行整體結構的抗震受力計算。抗震計算過程中，應考慮到平扭耦聯計算結構的扭轉效應，振型數不應少于15，且應使振型參與質量不小于總質量的90%。

　　2.2應采用彈性時稱分析法進行補充計算;必要時宜采用彈塑形靜力或動力分析方法驗算薄弱層彈塑形變形。在進行8度抗震設計時轉換構件還應考慮豎向地震的作用，可采用反映譜方法或動力時程分析方法計算;取近似值考慮，也可取構件重力荷載代表值的10%;

　　2.3轉換層是薄弱樓層，不論其豎向側向剛度是否滿足規范要求，其地震剪力應乘以1.15的增大系數。特一級、一級、二級轉換構件水平地震作用內力應分別乘以增大系數1.8，1.5，1.25.

　　2.4在框支轉換中，由于轉換層以下的落地剪力墻的剛度遠大于框支柱，因此，為提高剪力墻裂縫開展后框支柱的承載力安全度，在設計時應對框支柱的剪力作相應調整。但是，需要注意的是，當框支柱剪力調整之后，與其對應的框支柱的彎矩和柱端剪力、彎矩以及框支柱的軸向力均不可以進行調整;框支柱承受的最小地震剪力計算以框支柱的數目10根為分界線，分別計算結構縱橫兩個方向的受力情況。

　　3轉換層結構的節點處理

　　高層框架結構的節點破壞主要形式是節點核心區的剪切破壞和鋼筋錨固破壞，根據“強節點弱結構”的抗震設計概念，框架體系的節點設計準則：

　　(1)節點的承載能力不能低于其連接構件(梁、柱)的承載能力;

　　(2)遇到的地震級數較小時，節點應該在彈性范圍內工作;

　　(3)遇到的地震級數較大時(8級以上，含8級)，節點承載能力降低的幅度不得危及到豎向荷載的傳遞;

　　(4)梁柱縱筋在節點處應該有可靠的錨固;

　　(5)節點處的配筋應該減少施工難度。

　　3.1框架結構核心區的抗剪承載能力

　　節點核心區指的是框架梁與框架柱相交叉的部位。當抗震等級為三、四級時，核心區的抗剪力較小，一般不需要進行計算，節點的箍筋可以按照構造的要求進行設置即可。節點核心周圍一般都有梁的約束，抗剪面積實際比較大，在對節點進行設計時對剪壓比限值可以適當的放寬。框架節點的受剪承載力是由混凝土和節點處的箍筋共同組成的。影響受剪承載力的主要因素有：柱軸向力、正交梁的約束力、混凝土的強度和節點的箍筋情況等等。

　　3.2梁柱縱筋在節點處的錨固

　　梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應符合相應的規范規定。常見的錨固方式有兩種，直線錨固和彎折錨固。對于框架頂層邊柱的梁、柱負彎矩鋼筋則采用下列方式進行搭接：①抗震等級為一、二級時，梁、柱的負彎矩鋼筋采用的是柱內梁內同時搭接的方式;②抗震等級為三、四級時，梁、柱配筋較低，宜采用梁內搭接的方式進行搭接。

　　總結

　　總之，在我們追求高層大空間、多功能建筑的同時，對高層建筑轉換層的結構抗震設計不能忽視，這直接關系到人們的生命財產安全。而作為抗震設計中的節點處理，對建筑結構的抗震起著重要的作用，節點處理的好壞直接會直接影響工程質量。因此，設計人員在注重建筑結構抗震的同時，也不能忽視節點的處理。

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