住宅建筑中帶轉換層的框支剪力墻結構的優(yōu)化設計

王貴福

（身份證號：1326231980****4015）

一、住宅建筑中帶轉換層的框支剪力墻結構的優(yōu)化設計的重點

在豎向不規(guī)則高層建筑中，帶有轉換層的復雜結構逐漸成為一種滿足建筑功能和審美要求的結構布局。同時,由于轉換層結構都有自己的弱點,因此,《建筑抗震設計規(guī)范》和《鋼筋混凝土高層建筑結構設計規(guī)范》進行嚴格的監(jiān)督管理,尤其是高轉換的結構更加嚴格的規(guī)定,由于垂直分力的整體結構不連續(xù),造成結構上的負載不能傳遞給相應的下部結構,而是通過轉換結構的內力重分布,并到較低的垂直分力的結構非常復雜,所以轉換組件是相當重要的,保證轉換結構正常工作和可靠和有效是結構設計的關鍵。

二、剪力墻結構設計及計算優(yōu)化

（一）剪力墻結構設計方面的優(yōu)化

1.在剪力墻結構中，剪力墻應沿主軸或其它方向雙向布置，形成空間結構?？拐鹪O計的剪力墻結構應避免剪力墻單向布置，使兩個應力方向的抗側剛度相互接近，從而具有更好的空間性能。為了充分利用剪力墻的承載力，減輕結構的重量，增加剪力墻結構的可用空間，不應將剪力墻布置得太密，使結構具有適當的側移剛度。

2.剪力墻部分應該是簡單和常規(guī),剪力墻的垂直剛度應該統(tǒng)一,剪力墻的門窗開口應該上下對齊,排成一排,形成一個明確的墻肢和連系梁,應力分布規(guī)則,和當前常用的計算圖更加一致,設計結果安全可靠。建議避免采用墻肢剛度差異較大的開孔設置。當剪力墻的孔布置出現錯孔或錯孔的疊加時，墻內鋼筋應形成框架形式。

3.長剪力墻應劃分成幾個長度相對均勻的墻段，墻段之間應采用弱連接梁。各獨立墻體截面總高度與截面高度之比不應小于2，以避免剪力墻的脆性剪切破壞。在抗震設計中，應避免在孔與墻之間或兩個孔之間出現截面高度與厚度之比小于4的小肢墻。當小肢墻體截面高度小于墻體厚度的4倍時，應按框架柱進行設計，箍筋應按框架柱加密區(qū)要求進行完全加密。

4.剪力墻的特點是面內剛度和承載力大，而面外剛度和承載力相對較小。因此，應控制剪力墻平面外的彎矩，以保證剪力墻平面外的穩(wěn)定。

（二）剪力墻結構計算方面的優(yōu)化

1.樓層最小剪力系數的調整原則

在滿足短肢剪力墻底部的第一振型地震傾覆力矩的底部結構總地震傾覆力矩的不超過40%的前提下,盡可能減少剪力墻布置,與大空間剪力墻布局為目標,使結構具有適當的橫向剛度,減少地板剪切系數接近規(guī)范限制(不少于)。這樣可以減少結構自重，有效減少地震作用的投入，降低工程造價。

2.樓層最大層間最大位移與層高之比的調整原則

規(guī)范中規(guī)定，在計算多地震作用下樓層間最大位移時，樓層間彎曲變形是主要的變形形式。如果把扭轉變形計算在內，就不能扣除結構的整體彎曲變形。因此，對于高層建筑，應盡量減小扭轉變形，但不應增加豎向構件的剛度，而應根據這些層間位移進行分析。

三、框支層結構優(yōu)化設計

框架支撐(剪力墻結構的薄弱環(huán)節(jié)在框架支撐層中，因此加強其延性和提高抗震性能具有重要意義。

（一）增加墻量及剛度

建筑的功能需要一個大空間,也沒有更多的樓層剪力墻可以集。因此,在不影響功能,需要添加一個地板上墻的形狀)的四個角落中間缸,以增加墻的數量和剛度框架的支持。

（二）采用鋼纖維混凝土，提高抗震性能

為了提高框架支撐層的抗震性能和延性，國內一些工程采用了鋼筋混凝土結構和鋼筋混凝土縱筋螺旋箍筋柱?？蚣苤螌拥呢Q向構件包括墻和柱。采用鋼纖維混凝土。1m3混凝土中鋼纖維含量為80kg，可使抗拉強度設計值提高約35%，抗剪強度設計值提高約50%。除強度提高外，鋼纖維混凝土與普通混凝土同時使用，無特殊結構措施。因此，它們可以被用來設計需要加強的部分，而不需要使用的部分可以被放棄，具有更大的靈活性。

四、轉換層的優(yōu)化設計

（一）特殊框支梁的設計

根據規(guī)范要求，轉換層上部剪力墻應直接落在支撐主梁的框架上。最后，決定將該部位設計為等高線交叉框架支撐梁，滿足規(guī)范要求。

（二）轉換層樓板

根據規(guī)范的要求,地板的厚度不得小于180毫米,應當提供雙層鋼筋,和強化在每個方向上的比例不得少于0.25%,和強化地板應固定在側梁或墻上。

（三）轉換層設計中應注意的問題

1.需要保證大空間層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過大的視差。在抗震設計中，應控制轉換層上下兩層剛度的變化率，使之盡可能接近1，不大于2。出于這個原因,落地剪力墻的比例可以控制,著陸墻的厚度可以增加,可以提高混凝土的強度級別,可以減少孔的大小,就可以形成和垂直和水平連接成一個圓柱體,和剪力墻的剛度可以添加到彌補空間層。

2.復雜受力構件的空間分析整體計算后，必須以框架支撐梁的上下兩層作為計算單元進行有限元分析計算。框架支撐梁的截面尺寸由剪力控制。截面高度可為跨度的1/5 -1/7，必要時可加腋梁。施工過程中,應采取措施改善的整體力學性能框架支撐梁和上墻,擴大柱頭框架的支持梁,直接進入頂部的框架支持梁,以解決框架的剪力傳遞支持梁。

3.高層建筑轉換層位置高，不利于抗震。轉換層位置應滿足抗震設防烈度要求。為了保證結構的安全,剪力墻和框架支撐在地面地震作用下下降之前不應該進入屈服狀態(tài)過渡層上的上層建筑,和大空間層的安全系數應大于上層建筑的上層。應嚴格控制柱端軸壓比和抗剪強度。試驗數據表明，轉換層發(fā)生了變形，框架柱在大空間中的位移增大，因此框架柱的剪力遠遠大于計算值。因此，假定樓板剛度為無窮大，不能直接計算底部空間較大的樓板框架柱的內力。在抗震情況下，框架柱的軸壓比控制在0.6以下。