梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探析

李雪梅 梁建富

摘要：本文對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)遵循的設(shè)計要點進(jìn)行了分析，并著重介紹梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計要點及構(gòu)造要求，探討了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中應(yīng)引起注意的一些問題，供大家參考。

關(guān)鍵詞：梁式轉(zhuǎn)換層；設(shè)計要點；探析

轉(zhuǎn)換層設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點，在設(shè)計時應(yīng)盡可能的優(yōu)化方案，在保證安全的前提下，確保建筑功能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等目的的實現(xiàn)。梁式轉(zhuǎn)換層雖結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計相對簡單，但梁式轉(zhuǎn)換層的梁柱又是至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，是保證結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素之一，設(shè)計過程中在滿足計算要求的同時，必須加強轉(zhuǎn)換構(gòu)件的構(gòu)造要求，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。

1 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計需遵循的原則

帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)是一受力復(fù)雜不利抗震的高層建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計需遵循的原則是：

1.1 減少轉(zhuǎn)換布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時，要注意盡可能多的布置成上下主體豎向結(jié)構(gòu)連續(xù)貫通，尤其是在核心筒框架結(jié)構(gòu)中，核心筒宜盡量予以上下貫通。

1.2 傳力直接布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時，要注意盡可能使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，盡量避免多級復(fù)雜轉(zhuǎn)換，更應(yīng)盡量避免傳力復(fù)雜、抗震不利、質(zhì)量大、耗材多、不經(jīng)濟(jì)不合理的厚板轉(zhuǎn)換。

1.3 強化下部、弱化上部為保證下部大空間整體結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強度、延性和抗震能力，應(yīng)盡量強化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)剛度，使轉(zhuǎn)換層上下部主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量接近。對于下部核心筒框架、上部剪力墻的帶轉(zhuǎn)換層高層商住樓結(jié)構(gòu)，應(yīng)強化下部核心筒，如加大筒體尺寸、加厚筒壁厚度、加高混凝土強度等級，必要時可在房屋周邊增置部分剪力墻；同時弱化上部剪力墻，如剪力墻開洞、開口、短肢、薄墻等，并盡量避免高位轉(zhuǎn)換。

1.4 優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，當(dāng)建筑功能需要不得已高位轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)還宜優(yōu)先選擇不致引起框支柱（邊柱）柱頂彎矩過大、柱剪力過大的結(jié)構(gòu)形式，如斜腹桿析架（包括支撐）、空腹析架和寬扁梁等，同時要注意其需滿足強度、剛度要求，避免脆性破壞。

2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)整體設(shè)計要點

2.1.1 貫通豎向體系的落地抗側(cè)力構(gòu)件如（剪力墻、筒、柱）的比例，在非抗震設(shè)計時不少于30%，抗震設(shè)計時不少于50%，并盡可能連結(jié)成落地筒體，以提高下部結(jié)構(gòu)體系的整體抗彎、抗剪、抗扭能力。

2.1.2 落地抗側(cè)力構(gòu)件的間距L，在非抗震設(shè)計時L>3B（B為平面寬度）且<36m；6，7度抗震設(shè)計時L≤2.5B且≤30m，按8度抗震設(shè)計時L≤2B且≤24m。

2.1.3 在水平荷載作用下，當(dāng)轉(zhuǎn)換層上下部樓層的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度相差較大時，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力突變，促使部分構(gòu)件提前破壞；當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置相對較高時，這種內(nèi)力突變會進(jìn)一步加劇，因此必須控制轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)等效剛度比（宜接近1）。

2.2 轉(zhuǎn)換梁設(shè)計要點

2.2.1 轉(zhuǎn)換梁上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換梁上，且轉(zhuǎn)換梁與轉(zhuǎn)換柱截面中線宜重合。

2.2.2 轉(zhuǎn)換梁截面高度不宜小于計算跨度的1/8.托柱轉(zhuǎn)換梁截面寬度不應(yīng)小于其上所托柱在梁寬方向的截面寬度?？蛑Я航孛鎸挾炔灰舜笥诳蛑е鄳?yīng)方向的截面寬度，且不宜小于其上墻體截面厚度的2倍和400mm的較大值。

2.2.3 轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若必須開洞時，洞口邊離開支座邊的距離不宜小于梁截面高度；被洞口削弱的截面應(yīng)進(jìn)行承載力計算，因開洞形成的上、下弦桿應(yīng)加強縱向鋼筋和抗剪箍筋的配置。

2.2.4 托柱轉(zhuǎn)換梁在轉(zhuǎn)換層宜在托柱位置設(shè)置正交方向的框架梁或樓面梁。

3 梁式轉(zhuǎn)換層的構(gòu)造要求

3.1轉(zhuǎn)換梁構(gòu)造要求

3.1.1 偏心受拉的轉(zhuǎn)換梁的支座上部縱筋至少應(yīng)有50%沿梁全長貫通，下部縱向鋼筋應(yīng)全部直通到柱內(nèi)，沿梁腹板高度應(yīng)配置間距不大于200mm、直徑不小于16mm的腰筋。

3.1.2 轉(zhuǎn)換梁上、下部縱向鋼筋的最小配筋率，非抗震設(shè)計時，不應(yīng)低于0.3%，當(dāng)考慮地震作用時，一級～四級抗震等級的最小配筋率分別為0.5%、0.4%、0.35%以及0.35%。

3.1.3 離柱邊1.5倍梁截面高度范圍內(nèi)的梁箍筋應(yīng)加密，加密區(qū)箍筋直徑不應(yīng)小于10mm、間距不應(yīng)大于100mm。加密區(qū)箍筋的最小面積配筋率，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于0.9ft/fyv；抗震設(shè)計時，特一、一和二級分別不應(yīng)小于1.3ft/fyv、1.2ft/fyv和1.1ft/fyv。

3.2 轉(zhuǎn)換柱構(gòu)造要求

3.2.1 對于框支柱內(nèi)縱向鋼筋的配筋率，當(dāng)考慮地震作用時，一級、二級的抗震等級的最小配筋率分別為1.1%、0.9%，非抗震設(shè)計時不小于0.7%。

3.2.2 抗震設(shè)計時，轉(zhuǎn)換柱箍筋應(yīng)采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，并應(yīng)沿柱全高加密，箍筋直徑不應(yīng)小于10mm，箍筋間距不應(yīng)大于100mm和6倍縱筋鋼筋直徑的較小值。轉(zhuǎn)換柱的箍筋配箍率特征值應(yīng)比普通框架柱要求的數(shù)值增加0.02采用，且箍筋體積配箍率不應(yīng)小于1.5%。

3.2.3 轉(zhuǎn)換柱截面寬度，非抗震設(shè)計時不宜小于400mm，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于450mm；柱截面高度，非抗震設(shè)計時不宜小于轉(zhuǎn)換梁跨度的1/15，抗震設(shè)計時不宜小于轉(zhuǎn)換梁跨度的1/12。

3.3 樓板的構(gòu)造要求

部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)中，框支轉(zhuǎn)換層樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)雙層雙向配筋，且每方向的配筋率不宜小于0.25%，樓板中鋼筋應(yīng)錨固在邊梁或墻體內(nèi)；落地剪力墻和筒體外圍的樓板不宜開洞。樓板邊緣和較大洞口周邊應(yīng)設(shè)置邊梁，其寬度不宜小于板厚的2倍，全截面縱向鋼筋配筋率不應(yīng)小于1.0%。與轉(zhuǎn)換層相鄰樓層的樓板也應(yīng)適當(dāng)加強。

4 梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計的注意事項

4.1 施工可操作性和建筑外觀要求在設(shè)計時應(yīng)充分加以考慮；

4.2 高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計中轉(zhuǎn)換梁設(shè)計占有比例很高，通常在實際應(yīng)用中把轉(zhuǎn)換層作為設(shè)備層來使用。因此在腹部開口位置和開口相對大小轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)中要加以充分考慮；

4.3 在滿足建筑物使用功能要求的基礎(chǔ)上，對下部結(jié)構(gòu)應(yīng)提高其截面尺寸、增加剪力墻、提高混凝土的強度等級，盡量避免轉(zhuǎn)換層與下部結(jié)構(gòu)豎向剛度產(chǎn)生突變；

4.4 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換梁共同工作的程度，分析中一般按照完全、部分和沒有共同工作三種狀態(tài)進(jìn)行，從而保證梁的支座剪力和跨中彎矩與實際情況比較吻合，不會偏差太大。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代高層建筑是向更高、體型更復(fù)雜、結(jié)構(gòu)形式更多樣、功能更全、綜合性更強的方向發(fā)展。通常在同一豎直線上，上部樓層布置住宅、旅館，下部樓層作為辦公用房、商店、餐館等。不同用途的樓層，需要大小不同的開間，采用不同的結(jié)構(gòu)形式。從建筑功能上來看，上部需要小開間的軸線布置和較多的墻體以滿足旅館和住宅的要求；下部辦公用房、公用部分，則要求有盡可能大的自由靈活空間，柱網(wǎng)要大，墻要盡量少。而在設(shè)計中，結(jié)構(gòu)下部樓層受力較大，上部樓層受力較小，正常布置時應(yīng)當(dāng)是下部剛度大、墻多、柱網(wǎng)密，到上部漸漸減少墻、柱，擴大軸線間距，可見建筑要求與結(jié)構(gòu)的合理布置正好相反。為了實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置，就必須在結(jié)構(gòu)變換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層大致有梁式、析架式、空腹析架式、箱形和板式等幾種。在實際工程中，可根據(jù)樓層高度、結(jié)構(gòu)布置情況、所處地區(qū)抗震烈度及施工難易程度等綜合考慮選用。

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