摘要：文章通過分析實(shí)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(shè)計(jì)模式，對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析，并對(duì)相應(yīng)轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)的分析和相應(yīng)構(gòu)造的處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相應(yīng)建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

　　隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，高層建筑逐漸向功能豐富和復(fù)雜的題型方向發(fā)展。高層建筑的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)應(yīng)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(kuò)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(yīng)具有較大的自由活動(dòng)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(shè)計(jì)以及功能的要求恰好處于相對(duì)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(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行反常規(guī)的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)建筑的反結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則必須在建筑豎向結(jié)構(gòu)體系具有變化的樓層設(shè)計(jì)相應(yīng)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(xiàng)目的成本不高等優(yōu)勢(shì)，成為了高層建筑使用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。下面通過對(duì)具體的工程項(xiàng)目的分析具體實(shí)現(xiàn)了高層建筑轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　該工程處于廣東省珠江河畔，處于長(zhǎng)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(shì)。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(shí)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(shí)現(xiàn)相應(yīng)商住樓和辦公樓面臨珠江，盡量實(shí)現(xiàn)最多的房間面臨珠江，通過實(shí)際的方案的比較和分析，最終通過建筑角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了商住樓的客廳以及房建面對(duì)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(shè)計(jì)方法。因?yàn)椋�該工程�?xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為地上和地下兩個(gè)部分，地下兩層地上三十五層，地下兩層為停車場(chǎng)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(huì)所以及建筑的轉(zhuǎn)換層，對(duì)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(yīng)的支撐力量轉(zhuǎn)換需要通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行傳遞;

　　2、相應(yīng)轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jiǎn)單以及在高層建筑的轉(zhuǎn)換梁的設(shè)置過程中在轉(zhuǎn)換梁受力較小的部位開設(shè)適宜的洞口，從而能滿足建筑功能和建筑設(shè)備的管線布置要求。相應(yīng)轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)具體的工程項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而能建立實(shí)現(xiàn)良好的高層建筑的結(jié)構(gòu)以及功能的設(shè)計(jì)。

　　二、結(jié)構(gòu)分析

　　1、設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

　　該工程屬于丙類建筑，抗震防裂應(yīng)設(shè)置為七度，建筑結(jié)構(gòu)的基本地震加速值為0.1g，并且設(shè)計(jì)地震的分組為第一組。一百年重現(xiàn)期的基本風(fēng)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(xiàng)目的建筑體形系數(shù)為1. 4。并且工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)計(jì)算采用中國(guó)建筑科學(xué)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(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，從理論上對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全，經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，可采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行整體計(jì)算。

　　2、等效側(cè)向剛度比的控制

　　高層建筑的工程項(xiàng)目的轉(zhuǎn)換層的下部樓層的側(cè)向剛度設(shè)計(jì)應(yīng)大于上部樓層的側(cè)向剛度，否則，相應(yīng)的建筑樓層的變形將集中于下部樓層而形成相應(yīng)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的薄弱層。對(duì)建筑工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)造成影響。為防止相應(yīng)高層建筑薄弱層的形成，應(yīng)對(duì)相應(yīng)建筑工程下部樓層側(cè)向剛度指數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑工程項(xiàng)目的樓層側(cè)向的剛度不應(yīng)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(xiàng)目的高層建筑的側(cè)向比應(yīng)根據(jù)建筑工程中的剪力墻厚度、混凝土強(qiáng)度以及柱子截面尺寸以及混凝土的強(qiáng)度等級(jí)等系數(shù)進(jìn)行確定。工程項(xiàng)目下部樓層的側(cè)向剛度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)高層建筑的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)時(shí)的等效側(cè)向剛度比不應(yīng)小于0.5，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于0.8。具體工程項(xiàng)目的剛度比設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)概念的設(shè)計(jì)，根據(jù)具體細(xì)化的規(guī)范對(duì)下部樓層側(cè)向的剛度比進(jìn)行設(shè)計(jì)。高層建筑側(cè)向的剛度比應(yīng)有層間位移角比值進(jìn)行控制，通過工程項(xiàng)目的模擬實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程項(xiàng)目側(cè)向剛度的規(guī)范設(shè)計(jì)。

　　3、剪力墻剪應(yīng)力水平的設(shè)置要點(diǎn)

　　剪力墻剪應(yīng)力水平的設(shè)置應(yīng)根據(jù)具體工程項(xiàng)目的基數(shù)進(jìn)行。高層建筑的轉(zhuǎn)換層剪力墻在地震常遇狀況下剪應(yīng)力水平為0.025，轉(zhuǎn)換層上層的剪力墻的剪應(yīng)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(shè)計(jì)過程中，提出了彈性水平地震作用增大系數(shù)法來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),該方法的基本思路是:假設(shè)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(shí)將荷載分項(xiàng)系數(shù)和材料分項(xiàng)系數(shù)取1.0。則設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)值;而與此內(nèi)力組合對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用材料的標(biāo)準(zhǔn)值而不是設(shè)計(jì)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(yīng)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(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵問題

　　高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的工程項(xiàng)目的技術(shù)要點(diǎn)分析，并根據(jù)具體的建設(shè)部門關(guān)于高層建筑中的工程項(xiàng)目的抗震設(shè)防的專項(xiàng)審查技術(shù)的要點(diǎn)要求，結(jié)合本工程設(shè)計(jì)出帶主次轉(zhuǎn)換梁層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)建立嚴(yán)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shí)還應(yīng)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(qiáng)度等級(jí)，減小洞口的尺寸，從而盡量使縱橫墻形成筒體。

　　2、加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層整體結(jié)構(gòu)的剛度。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)化層結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)轉(zhuǎn)換層樓板平面內(nèi)的整體性和側(cè)向的剛度進(jìn)行加強(qiáng)，并采用現(xiàn)澆混凝土的樓板，樓板的厚度為200mm，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)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(duì)稱，在薄弱部位加強(qiáng)樓板的厚度及配筋。整體結(jié)構(gòu)的分析過程，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換層的薄弱部位的樓板平面的變形對(duì)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(yīng)的結(jié)構(gòu)與剛性相接近，避免了扭轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)平面布置的規(guī)范。

　　3、 按施工現(xiàn)場(chǎng)地震安全性評(píng)估報(bào)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(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)彈性的分析。此外，采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)空間對(duì)程序進(jìn)行分析計(jì)算， 例如一個(gè)采用空間桿- 薄壁桿系模型， 而另一個(gè)采用空間桿- 墻板元模型，要確保在計(jì)算中考慮雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，同時(shí)除計(jì)算正交的X軸、Y 軸外，還需要計(jì)算可能受力不利的45度和135度的方向。

　　4、合理地加強(qiáng)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(shí)，使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板來達(dá)到增強(qiáng)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(hù)材料為新型輕質(zhì)材料，從而有利于減小地震反應(yīng)，減輕建筑自身重量。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 季靜，韓小雷，楊坤，鄭宜. 帶主次梁轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)建材資訊， 2005， (04) .

　　[2] 周華海，蔣滄如. 帶梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑設(shè)計(jì)[J]. 山西建筑， 2007，(04) .

　　[3] 王鵬強(qiáng). 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J] . 甘肅科技， 2004，(11) .