高層商住樓框支—剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層優(yōu)化設(shè)計(jì)

尹小柳

【摘要】本文對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，主要介紹了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的選取、抗震設(shè)防等級(jí)的確定、建筑結(jié)構(gòu)的安置、建筑結(jié)構(gòu)空間整體的分析及轉(zhuǎn)換層的布局等。在發(fā)生地震時(shí)，必須嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的位移量和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，保證建筑結(jié)構(gòu)格局的合理性。

【關(guān)鍵詞】高層商住樓；框支剪力墻結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換層優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、建筑框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

在框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻常常是沿著軸向方向或某一角度雙向布局的，這樣便形成了三維結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)抗震功能的設(shè)計(jì)，應(yīng)該做到有效防止單方向剪力墻結(jié)構(gòu)的布局，最好采用兩個(gè)相向方向作用力的相互作用，這樣保證剪力墻結(jié)構(gòu)在受力方向上保持的同等、一致，充分展現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)良好的空間立體工作機(jī)能。建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度及所承受的作用力相對(duì)較大，能夠讓剪力墻結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮自身的能力，使結(jié)構(gòu)自身重力降低，相應(yīng)增大了可用空間，墻體應(yīng)保持布置的合理性，這樣才能保證建筑剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的適合。

剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢解面應(yīng)保持整齊、有序，垂直方向應(yīng)保持著均勻的彈性變形剛度，剪力墻結(jié)構(gòu)的洞孔應(yīng)保證同方向?qū)R，規(guī)則的分布，這樣才能有效的形成清晰地墻體結(jié)構(gòu)，保證作用力分布均勻、有序，同時(shí)可以和目前大多數(shù)的計(jì)算圖紙相吻合，設(shè)計(jì)的結(jié)果安全準(zhǔn)確。避免在彈性變形剛度較大的墻體處設(shè)置洞口，若剪力墻的洞口設(shè)置在上述位置，則墻體配筋按框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

對(duì)于長(zhǎng)肢剪力墻（墻肢長(zhǎng)度超過(guò)8米時(shí)）應(yīng)該設(shè)置結(jié)構(gòu)洞。把長(zhǎng)肢墻分成短肢墻，每段墻段之間采用連梁進(jìn)行連接，每個(gè)單獨(dú)墻段的總高度和其截面總高度的比應(yīng)大于2，從而防止了剪力墻架構(gòu)出現(xiàn)脆性的破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該錯(cuò)開(kāi)洞孔和墻體邊附近，或在相鄰洞孔之間形成一個(gè)符合基本規(guī)格的小墻肢，剪力墻的墻肢截面高度hw與厚度bw之比不大于4時(shí)，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。

剪力墻結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是墻體表面及內(nèi)部彈性變形剛度承載作用力大，而墻體表面外的承載作用力相對(duì)較小，這就需要對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)外側(cè)的彎距進(jìn)行控制，確保剪力墻結(jié)構(gòu)表面的穩(wěn)定性。若剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢和其表面外側(cè)的連梁連接時(shí)，應(yīng)采取必要的措施減輕連梁端部作用力對(duì)墻體的影響。

2、框支剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的優(yōu)化

在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范全面考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，例如剪力墻結(jié)構(gòu)的彈性變形剛度應(yīng)保持相對(duì)較小的值。在保障了樓層最大程度樓層間距和層間唯一的基礎(chǔ)上，以嚴(yán)格確定樓層之間的最小剪力系數(shù)為方向，使計(jì)算結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性無(wú)限的接近。

3、樓層間最小剪力系數(shù)的優(yōu)化

在符合短肢剪力墻結(jié)構(gòu)承擔(dān)的由地震引起底部?jī)A覆力矩不足建筑結(jié)構(gòu)整體的40%時(shí)，最大限度避免對(duì)墻體的布置，以大面積的剪力墻結(jié)構(gòu)布局為方向，保證建筑結(jié)構(gòu)具有合適的側(cè)向彈性變形剛度，保障樓層之間的最小剪力系數(shù)和規(guī)范值相接近。如此才能降低建筑結(jié)構(gòu)自身重量，減輕地震帶來(lái)的破壞力，為工程成本有效的降低。

4、高層商住樓框支層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中商住樓的框支層是設(shè)計(jì)最薄弱的部位。因此強(qiáng)化它的抗變形能力，提高其在地震過(guò)程中的抗震能力十分重要。我們可以從以下幾方面進(jìn)行討論。

4.1 框支層中框支梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于設(shè)計(jì)要求而言轉(zhuǎn)換層上的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)直接在框支梁上設(shè)置，然而轉(zhuǎn)換層對(duì)應(yīng)的軸網(wǎng)往很難形成一致，在實(shí)施過(guò)程中很難完成。針對(duì)這種情況我們可以將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念框支梁直立設(shè)計(jì)形式改變成交叉設(shè)計(jì)形式，如此可以簡(jiǎn)單的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

4.2 框支層中框支梁的構(gòu)建和計(jì)算

框支梁（轉(zhuǎn)換梁）受力復(fù)雜，宜在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算后，按有限元方法進(jìn)行詳細(xì)分析，由于框支梁與上部墻體的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及厚度不同，豎向應(yīng)力在柱上方集中，并產(chǎn)生大的水平拉應(yīng)力，詳細(xì)分析結(jié)果說(shuō)明，框支梁一般為偏心受拉構(gòu)件，并承受較大的剪力。當(dāng)加大框支梁的剛度時(shí)，能有效地減少墻體的拉應(yīng)力。偏心受拉的框支梁，其支座上部縱筋至少應(yīng)有50%沿梁全長(zhǎng)貫通，下部縱筋應(yīng)全部直通到柱內(nèi)框支梁不宜開(kāi)洞。若需要開(kāi)洞時(shí)，洞口位置宜遠(yuǎn)離框支柱邊，以減小開(kāi)洞部位上下弦桿的內(nèi)力值。上下弦桿應(yīng)加強(qiáng)抗剪配筋，開(kāi)洞部位應(yīng)配置加強(qiáng)筋，或用型鋼加強(qiáng)。

5、高層商住樓剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在對(duì)高層商住樓剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須確保建筑內(nèi)空間有足夠的彈性變形剛度，避免縱向彈性變形及剛度變化量過(guò)大。在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的抗震性能時(shí)，要準(zhǔn)確把握轉(zhuǎn)化層兩層之間的彈性變形剛度變化度，讓其盡量貼近1值，最大誤差不得超過(guò)2。所以可以對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的接地部分進(jìn)行控制，增加剪力墻結(jié)構(gòu)接地部分的厚度，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，減小洞孔的直徑，在縱橫角度上保證轉(zhuǎn)換層形成立體筒狀，這樣還可以輔助剪力墻結(jié)構(gòu)的承重能力，提升空間層的彈性變形剛度。

針對(duì)特殊的受力結(jié)構(gòu)，在對(duì)其進(jìn)行整體分析計(jì)算后，必須要以框支梁兩層之間作為研究對(duì)象，展開(kāi)有效的整體計(jì)算?？蛑Я旱慕孛婷娣e應(yīng)由剪力的大小決定，框支梁的截面高度控制在跨度的一半或略小即可，若工作需要可加入腋梁進(jìn)行控制。在構(gòu)建過(guò)程中要采用一定的對(duì)策。增大框支梁和墻體受力情況整體性能，減輕框支梁受到的剪力作用效果。

對(duì)于高層商住樓較高位置轉(zhuǎn)換層抗震效果不是很明顯，轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)防要符合相關(guān)的規(guī)定。為確保建筑的穩(wěn)定安全，保證受到地震發(fā)生時(shí)作用到剪力墻結(jié)構(gòu)晚于裝換層上部結(jié)構(gòu)，必須保證建筑空間的安全度高于轉(zhuǎn)換層上層。嚴(yán)格對(duì)框支柱的軸壓比和梁端的抗剪力度進(jìn)行控制。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中可以清楚發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換層的樓板出現(xiàn)形變，建筑空間的框支柱的位移發(fā)生變化，且變化位移增加，進(jìn)而讓框支柱所受剪力的作用效果較理論計(jì)算所得數(shù)據(jù)要大。所以底層建筑空間框支柱的承受力不可以直接利用樓板彈性變形剛度無(wú)窮大的假設(shè)計(jì)算數(shù)據(jù)，在進(jìn)行抗震性能檢測(cè)匯總，框支柱的軸壓比要小于0.6，箍筋間距≤100mm，這樣才能增大框支柱的抗變形能力。

6、結(jié)束語(yǔ)

高層商住樓結(jié)構(gòu)縱向架構(gòu)受力的不均勻，就會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳力不對(duì)等的現(xiàn)象。本文就對(duì)高層商住樓框支-剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層均作了簡(jiǎn)單的介紹，希望本文可以給剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)幫助。