摘 要：文章結合工程實踐，主要介紹了高層建筑的結構方案，重點探討了梁式轉換結構設計和轉換構件設計的特點和應注意的一些問題。

　　關鍵詞：高層建筑 剪力墻 框支 體會

　　目前，一些框支剪力墻結構由于底部幾層有較大的空間，能適用于各種建筑的使用功能要求。主要廣泛應用于底層為商店、餐廳、車庫、機房，上部為住宅、公寓、飯店、綜合樓等高層建筑。但是，這種結構在受力上也有明顯的缺點：傳力不直接，結構豎向剛度變化很大，甚至是突變，地震作用下易形成結構薄弱層，加上構造復雜，給結構設計帶來較大難度。為了滿足建筑功能的要求，結構必須設置轉換層進行結構轉換柱下部大空間框支剪力墻結構可以在建筑物下部形成一層或多層的大空間，通過結構轉換層，用框架柱代替剪力墻以滿足建筑功能的要求。

　　1 工程概況

　　本工程總建筑面積為214338.36㎡，住宅部分首層架空，轉換層以上為25層、27層、28層住宅。一層為地下室和兩層為車庫，地下一層局部設核六級人防及設備用房，平時用作停車庫。本建筑抗震設防類別為丙類。建筑結構的安全等級為二級。

　　2 梁式轉換層的結構設計分析

　　2.1抗震等級的確定

　　本工程轉換層以下為框架—剪力墻結構，轉換層以上為純剪力墻結構，是多種結構形式共存的復雜高層建筑，因而不能像單純的框架結構或者剪力墻結構那樣籠統地確定抗震等級，而應該嚴格按照現行規范的不同章節，有針對性地分別確定結構體系各部位不同結構構件的抗震等級。該工程屬“框支剪力墻”結構，地上高度79.4m，轉換層設在三層樓面(屬高位轉換)，7度抗震設防，其框支框架抗震等級為一級，加強部位剪力墻抗震等級為一級，非底部加強部位剪力墻抗震等級為二級。

　　2.2結構豎向布置

　　高層建筑的側向剛度宜下大上小，且應避免剛度突變，然而帶轉換層的結構顯然有悖于此,因此《高規》對轉換層結構的側向剛度作了專門規定。對該工程而言，屬于高位轉換，轉換層上下等效側向剛度比宜接近于1，不應大于1.3。在設計過程中，應把握的原則歸納起來就是要強化下部，弱化上部，盡量避免出現薄弱層。可采用的方法有以下幾種：

　　(1)與建筑專業協商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時甚至可以在底部增設部分剪力墻(不伸上去)。這是增大底部剛度最有效的方法。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外，還通過與建筑專業協商，讓兩側各有一片剪力墻落地，并且北部還有一大片L型剪力墻也落地。這些措施大大增強了底部剛度。

　　(2)加大底部剪力墻厚度，減小上部剪力墻厚度，轉換層以下剪力墻厚度取為300~500mm,上部厚度取為200mm。

　　(3)底部剪力墻盡量不開洞或開小洞，以免剛度削弱太多。

　　(4)提高底部柱、墻混凝土強度等級，采用C55混凝土。

　　2.3結構平面布局

　　工程轉換層下部為框架-剪力墻結構，體形復雜，不規則;轉換層上部為純剪力墻結構，由于建筑布置的不對稱，剪力墻的布置經過多次試算，最后結果是質量中心與剛度中心偏差不超過1m，結構偏心率較小。除核心筒外，其余部位剪力墻布置分散、均勻，且盡量沿周邊布置，以增強整體抗扭效果。查閱計算結果，扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.81，各樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移與樓層平均值的比值不大于1.4，均滿足平面布置及控制扭轉的要求。可見工程平面布局規則合理，抗扭效果良好。

　　3 結構設計與計算

　　本工程采用中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制的《高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件》SATWE(2006.10)進行分析計算。計算時柱腳從-1層起計計算結構層數。計算時地下室頂板作為嵌固端。計算結果如表1所示。

　　表1：2棟1座樓住宅(24層)前六個結構計算周期

　　X方向的地震作用最小剪力系數為1.77%，Y方向的地震作用最小剪力系數為1.91%。最大層間位移見2表：
表2：2棟1座樓住宅(24層)最大層間位移

　　4.1框支柱

　　框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性，對其軸壓比應嚴格控制。該工程框支柱抗震等級為一級，軸壓比不得大于0.6，對于部分因截面尺寸較大而形成的短柱，不得大于0.5。柱截面延性還與配箍率有密切關系，因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100，全長加密，且配箍率不得小于1.5%。在工程中，個別框支柱還兼作剪力墻端柱，所以還應滿足約束邊緣構件配箍特征值不小于0.2的要求，折算成配箍率(C55混凝土)即為1.82%。框支柱為非常重要的構件，為增大安全性，對柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應的增大系數，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。因為程序計算時，一般假定樓板剛度無限大，水平剪力按豎向構件的剛度分配，底部剪力墻剛度遠大于框支柱，使得框支柱分配的剪力非常小。然而考慮到實際工程中樓板的變形以及剪力墻出現裂縫后剛度的下降，框支柱剪力會增加，因而對框支柱的剪力增大作了單獨規定。另外，為了加強轉換層上下連接，框支柱其上部有墻體范圍內的縱筋應伸入上部墻體內一層;其余在墻體范圍外的縱筋則水平錨入轉換層梁板內，滿足錨固要求。抗震設計時，規范規定了剪力墻底部加強部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內采取增加邊緣構件箍筋和墻體縱橫向鋼筋等抗震加強措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個結構的抗震性能。

　　4.2框支梁

　　框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制，寬度不小于其墻上厚度的2倍，且不小于400mm;高度不小于計算跨度的1/6。工程框支梁寬度為500~1000mm。框支梁受力巨大且受力情況復雜，它不但是上下層荷載的傳輸樞紐，也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位，是一個復雜而重要的受力構件，因而在設計時應留有較多的安全儲備。一級抗震等級的框支梁縱筋配筋率不得小于0.5%。框支梁一般為偏心受拉構件，梁中有軸力存在，因此應配置足夠數量的腰筋，腰筋采用φ18，沿梁高間距不大于200mm，并且應可靠錨入支座內。框支梁受剪力很大，而且對于這樣的抗震重要部位，更應強調“強剪弱彎”原則，在縱筋已有一定富余的情況下，箍筋更應加強，譬如某根700寬框支梁箍筋采用φ16@100六肢箍全長加密，配箍率達到1.18%。

　　4.3轉換層樓板

　　框支剪力墻結構以轉換層為分界，上下兩部分的內力分布規律是不同的。在上部樓層，外荷載產生的水平力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配;而在下部樓層，由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異，水平剪力主要集中在落地剪力墻上，即在轉換層處荷載分配產生突變。由于轉換層樓板承擔著完成上下部分剪力重分配的任務，且轉換層樓板自身必須有足夠的剛度保證，故轉換層樓板采用C40混凝土，厚度200MM，￠12@150鋼筋雙層雙向整板拉通，配筋率達到0.41%。另外，為了協助轉換層樓板完成剪力重分配，將該層以上及以下各一層樓板也適當加強，均取厚度150MM。

　　5結束語

　　高層建筑的結構方案確定了結構設計的大方向，綴大程度上決定了高層建筑是否安全、

　　適用與經濟。結構方案確定的過程中，其結構形式、用材、布置等方面均有一定的選擇空

　　間，這時，應在立足概念設計基礎上，結合建筑使用功能與經濟指標，認真分析比較，擬

　　定結構方案。使其不但能滿足結構設計要求，也能使整個建筑各方面的綜合性能達到最優。

　　參考文獻

　　[1]高層建筑混凝土結構技術規程(J6J3-2002)，北京：中國建筑工業出版社

　　[2]建筑抗震設計規范(GB50011-2001)，北京：中國建筑工業出版社