摘要：隨著高層建筑向著多功能和綜合用途的方向發(fā)展，在同一豎直線上出現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式。這也對這種結(jié)構(gòu)形式的高層建筑的抗震設(shè)計提出了新的要求，本文就高層建筑梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗震設(shè)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(guān)鍵詞：高層建筑,高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),抗震設(shè)計,節(jié)點處理,論文范文網(wǎng)

　　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(qū)段，例如建筑物底部通常會作為大型的商業(yè)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(gòu)件往往不能夠上下連續(xù)，需要在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即轉(zhuǎn)換層構(gòu)件。上述這種要求與結(jié)構(gòu)的合理性、自然布置正好相反，正常情況下建筑物結(jié)構(gòu)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(wǎng)排列較密、墻多、隨著層數(shù)向上遞增而減少。但是，為了滿足建筑功能的要求，結(jié)構(gòu)必須以與常規(guī)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置解決豎向結(jié)構(gòu)的突變性轉(zhuǎn)化和平面的連續(xù)性變化的結(jié)構(gòu)單元體系，稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。

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

　　1轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)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(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的高層建筑被越來越多的應用于實際工程中。這種帶有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)由于豎向抗側(cè)力構(gòu)件的中斷，導致轉(zhuǎn)換層以下的結(jié)構(gòu)的抗側(cè)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(fā)生嚴重的破壞，進而造成生命和財產(chǎn)損失。因此我們在對高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震進行設(shè)計時，應滿足以下設(shè)計要求：

　　1.1加強轉(zhuǎn)換層及其下部結(jié)構(gòu)剛度，轉(zhuǎn)換層及其上下樓層的層剛度基本均勻。

　　需要設(shè)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(shè)部分剪力墻。轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度比計算根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定抗震設(shè)計時，當轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層上層的混凝土剪變模量;A1、h1，A2、h2為底層和轉(zhuǎn)換層上層的抗剪截面面積、層高);當轉(zhuǎn)換層位于2層及以上時可采用等效側(cè)向剛度比γe= ≤1.3;轉(zhuǎn)換層位于3層及以上時其樓層與上層側(cè)向剛度之比 ≥0.6(即要用《建筑抗震設(shè)計規(guī)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(zhuǎn)換層以及下部結(jié)構(gòu)抗震承載能力，避免罕遇地震作用下下部主體結(jié)構(gòu)(框支柱、轉(zhuǎn)換梁等)破壞，同時應注意保證轉(zhuǎn)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(fā)育發(fā)展耗能的需要。

　　1.3應具有可靠的承載力

　　轉(zhuǎn)換層承受的力，其中以豎向集中力非常大，這就需要轉(zhuǎn)換層有較高的承載能力。所以一般的轉(zhuǎn)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(guī)》要求結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的混凝土等級不得低于C30.

　　1.4優(yōu)化抗震設(shè)計時，由于建筑功能的需要不得不采用高位轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)還宜優(yōu)先選擇不致于引起框支柱柱頂彎矩過大、柱剪力過大的結(jié)構(gòu)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(xiàn)脆性破壞。

　　1.5盡量控制底部轉(zhuǎn)換層的位置高度

　　底部轉(zhuǎn)換層位置越高，隨之轉(zhuǎn)換層上下的剛度就會發(fā)生越大的突變，轉(zhuǎn)換層上下的內(nèi)力傳遞也會愈加的加劇;此外，轉(zhuǎn)換層設(shè)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(xiàn)受彎裂縫，從而使框支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附件的墻體容易破壞，轉(zhuǎn)換層附近樓層的剪力會出現(xiàn)突變，樓板將承受較大的剪力。總之，轉(zhuǎn)換層的位置不宜設(shè)置過高，設(shè)置的越高對于結(jié)構(gòu)的抗震越不利。

　　1.6當跨度超過8m的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，8°抗震設(shè)計時，需要考慮地震對建筑結(jié)構(gòu)的豎向作用力。

　　2梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

　　2.1待轉(zhuǎn)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(gòu)抗震設(shè)計時必須將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中的一個重要組成部分，并確定能反應結(jié)構(gòu)中各構(gòu)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(jié)構(gòu)的抗震受力計算。抗震計算過程中，應考慮到平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應，振型數(shù)不應少于15，且應使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)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(shè)計時轉(zhuǎn)換構(gòu)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(gòu)件重力荷載代表值的10%;

　　2.3轉(zhuǎn)換層是薄弱樓層，不論其豎向側(cè)向剛度是否滿足規(guī)范要求，其地震剪力應乘以1.15的增大系數(shù)。特一級、一級、二級轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用內(nèi)力應分別乘以增大系數(shù)1.8，1.5，1.25.

　　2.4在框支轉(zhuǎn)換中，由于轉(zhuǎn)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(shè)計時應對框支柱的剪力作相應調(diào)整。但是，需要注意的是，當框支柱剪力調(diào)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(diào)整;框支柱承受的最小地震剪力計算以框支柱的數(shù)目10根為分界線，分別計算結(jié)構(gòu)縱橫兩個方向的受力情況。

　　3轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的節(jié)點處理

　　高層框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點破壞主要形式是節(jié)點核心區(qū)的剪切破壞和鋼筋錨固破壞，根據(jù)“強節(jié)點弱結(jié)構(gòu)”的抗震設(shè)計概念，框架體系的節(jié)點設(shè)計準則：

　　(1)節(jié)點的承載能力不能低于其連接構(gòu)件(梁、柱)的承載能力;

　　(2)遇到的地震級數(shù)較小時，節(jié)點應該在彈性范圍內(nèi)工作;

　　(3)遇到的地震級數(shù)較大時(8級以上，含8級)，節(jié)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(jié)點處應該有可靠的錨固;

　　(5)節(jié)點處的配筋應該減少施工難度。

　　3.1框架結(jié)構(gòu)核心區(qū)的抗剪承載能力

　　節(jié)點核心區(qū)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(qū)的抗剪力較小，一般不需要進行計算，節(jié)點的箍筋可以按照構(gòu)造的要求進行設(shè)置即可。節(jié)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(jié)點進行設(shè)計時對剪壓比限值可以適當?shù)姆艑挕？蚣芄?jié)點的受剪承載力是由混凝土和節(jié)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(jié)點的箍筋情況等等。

　　3.2梁柱縱筋在節(jié)點處的錨固

　　梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應符合相應的規(guī)范規(guī)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(nèi)梁內(nèi)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(nèi)搭接的方式進行搭接。

　　總結(jié)

　　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(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不能忽視，這直接關(guān)系到人們的生命財產(chǎn)安全。而作為抗震設(shè)計中的節(jié)點處理，對建筑結(jié)構(gòu)的抗震起著重要的作用，節(jié)點處理的好壞直接會直接影響工程質(zhì)量。因此，設(shè)計人員在注重建筑結(jié)構(gòu)抗震的同時，也不能忽視節(jié)點的處理。

　　參考文獻：

　　[1]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社.2010

　　[2]王祖華,蔡健,徐進.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].華南理工大學出版社.2008(01).

　　[3]JGJ3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].中國建筑工業(yè)出版社.2011(06).

　　[4]周青.論帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].四川建材.2008(06).

　　[5]曲巖巖.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].科技創(chuàng)新導報.2008(08).

　　[6]鄭黃鶴.淺析高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點[J].中國建設(shè)信息. 2010(02).

　　[7]覃文勝.高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2010(28).

　　[8]龐俊韜.南寧市怡景西湖新天地高層商住樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè).2006(09).