論高層建筑抗震設(shè)計及梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

論高層建筑抗震設(shè)計【摘要】：這篇文章首先說明了為什么要進行高層建筑的抗震設(shè)計，然后就針對我國當前高層建筑在抗震設(shè)計方面的問題進行了探討，并講述了一些解決我國當當前高層建筑抗震設(shè)計的方法及措施?！娟P(guān)鍵詞】：高層建筑；高層抗震設(shè)計問題；方法策略0引言隨著我國現(xiàn)代城市建設(shè)的日漸發(fā)展，人們也越來越朝著城市發(fā)展，隨著城市人口數(shù)量不斷加劇，普通建筑也越來越滿足不了現(xiàn)代城市發(fā)展的需求，出于節(jié)約土地資源的原則，為了更進一步為人類提供較大的建筑空間，樓層也越建越高，高層建筑甚至超高層建筑由此而生。但也因此出現(xiàn)了不少擔憂，大多數(shù)人居于以前的傳統(tǒng)觀念，并不認為高層建筑的安全系數(shù)可以保障，尤其是在處于地震斷裂帶即地震高發(fā)期的城市，人們對此更為擔憂，因此就為高層建筑提出了更高的要求和巨大的挑戰(zhàn)。所以穩(wěn)定性和抗震設(shè)計對于高層建筑是至關(guān)重要的。1高層建筑抗震設(shè)計的必要性高層建筑抗震的設(shè)計首先為了貫徹執(zhí)行國家頒布的有關(guān)建筑工程的法律法規(guī)，在建筑中主要實行以預(yù)防為主的策略，讓我們的建筑物經(jīng)過抗震設(shè)防后，可以有效地減輕建筑物在地震作用下破壞，從而可以達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標。其次高層建筑抗震設(shè)計還可以避免造成人員傷亡、減少經(jīng)濟損失以及降低社會影響。一般來說，高層建筑一旦設(shè)防不佳，那么其影響力不像普通建筑物那樣低，其一旦倒塌，那么對于人口密集的城市的說可以說是致命的，一個好的高層建筑對城市的發(fā)展提升還是很大的，其保證了城市的正常發(fā)展。所以高層建筑的抗震設(shè)計是十分有必要的。2高層建筑抗震設(shè)計中存在的問題2.1工程建筑抗震材料選擇問題首先我國大部分地區(qū)是處在地震斷裂帶上，屬于地震災(zāi)害頻發(fā)的國家。我國雖然在高層建筑中對抗震材料的選擇的規(guī)定有明確的規(guī)定，然而即使這樣，我國高層建筑的材料的質(zhì)量與其他發(fā)達國家所選用的高層建筑抗震材料相比還是遠遠不夠，要求仍然達不到外國的標準。不僅如此,然而在我國的地震常發(fā)的地區(qū),當?shù)剡x取的建筑材料及結(jié)構(gòu)體系大多是不合理的。比如：在國內(nèi)，150m以下的高層建筑采用的結(jié)構(gòu)體系與國外一樣，主要是筒中筒體系、框架-支撐體系、框-筒體系。其體系雖然一樣，但是由于材料問題，在國外仍然是這三種體系，但是他們的對這三種體系的材料選擇則是鋼結(jié)構(gòu)甚至還的有可能為輕鋼結(jié)構(gòu)，而同樣的體系放在我們國內(nèi)就變成了鋼筋加混凝土或者是混合陣容體系。而恰恰相反的是，我國對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的掌握還不是很完善，就把這個應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)中了，但是我國對于高層建筑的研究起步較晚，對此方面的經(jīng)驗又不足，所以在材料選擇的研究還是要重視[1]。不單單如此，在我國有些地震多發(fā)城市，這個地區(qū)相應(yīng)的國標和地標都明確規(guī)定了一些內(nèi)容，但是地方建設(shè)人員卻往往不配合，往往出現(xiàn)偷工減料甚至偷梁換柱的情況，導致高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差和高層建筑的防震、抗震能力大大減弱，給高層建筑抗震帶來了巨大的隱患。2.2缺少相應(yīng)的高層建筑抗震設(shè)計人才在其他國家，尤其是在西方或歐美等發(fā)達國家普遍重視高層建筑設(shè)計問題。國外的高校和研究機構(gòu)中有眾多的抗震設(shè)計專業(yè)人才，這為提高他們自己的國家高層建筑抗震能力提供了重要的人才支撐。然而現(xiàn)階段而言，我國目前高校還較少開設(shè)建筑設(shè)計抗震的相關(guān)專業(yè)，即便有抗震設(shè)計專業(yè)，但所學的課程也不夠系統(tǒng)，人才較為匱乏，因此就導致了我國在抗震設(shè)計等相關(guān)領(lǐng)域的的人才匱乏，而在我國大多數(shù)的高層建筑抗震設(shè)計人才資源都是前往國外深造學習，然后引進國外的成功經(jīng)驗，所以現(xiàn)在很多城市的高層建筑往往依靠國外建筑設(shè)計公司完成抗震設(shè)計，其中的緣由正是因為國內(nèi)的抗震設(shè)計人員相應(yīng)的技術(shù)不夠精深，還不過關(guān)，在我國現(xiàn)代的教育背景下，這些技術(shù)人員大多缺乏一定的自主創(chuàng)新能力，盡管我國現(xiàn)在盡可能的去補救，在部分高校都紛紛開設(shè)了高層建筑抗震設(shè)計的相關(guān)專業(yè)課程，但是我們其實都知道，由于大多數(shù)學校由于教學條件以及教育設(shè)施都不齊全，很多學生都是僅僅學習理論知識，缺乏了我們工程的實踐環(huán)節(jié)，造成不能貫通理論和實踐知識，所以學出來的技術(shù)人員還是不夠相應(yīng)的標準，導致我們高層建筑抗震設(shè)計的人才匱乏。2.3建筑物建設(shè)高度的問題為了更進一步維護人們的生命和財產(chǎn)安全，體現(xiàn)出對于高層建筑的安全性的重視，我國對建筑物的高度已經(jīng)做出了一個明確而具體的規(guī)定，根據(jù)此規(guī)定，我們高層建筑在一定的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)防烈度的基礎(chǔ)上必須要有一個適宜的高度，而且該高度還必須與我國的經(jīng)濟發(fā)展水平、建筑的施工技術(shù)水平以及相應(yīng)的規(guī)范體系相適應(yīng)，保證建筑物的高度，實現(xiàn)高層建筑的最大利益化和最大安全化。從我國目前的實際情況上來看，仍然存在著有很多高層建筑超過了規(guī)范限定的高度標準。就比如一些我們?nèi)粘Ｉ钋闆r，我們可以常常從各地新聞了解到一些新聞報告某某地區(qū)出現(xiàn)違建工程，我相信這些建這個超限工程的單位應(yīng)該清楚的明白相應(yīng)的地方法規(guī)的規(guī)定，但是他們?nèi)匀粫榱双@取更多的利益，存著在不會被發(fā)現(xiàn)或者是不會出問題的僥幸心理，對其高層建筑的建設(shè)高度遠遠超過了國家或地方規(guī)定限制的高度范圍。導致到最后遇這些建筑遇到一些自然災(zāi)害比如地震臺風等，使至這些高層建筑不能夠有效的抗震，達不到相應(yīng)的設(shè)計要求，導致給國家和城市以及人們?nèi)罕妿聿豢赏炀鹊木薮髶p失?？膳碌氖沁@種高層建筑超高現(xiàn)象是普遍存在的，這類建筑給人們帶來的危害是潛在的，對于這種超高現(xiàn)象，不能存在任何僥幸心理，要盡可能地應(yīng)做到“防患于未然”。[2]2.4建筑物的抗震場地選擇不合理對于這個問題，想必我們都知道原因了，對于建筑而言，地基的重要性不言而喻，沒有一個好的地基根本不可能建出一個好的建筑，尤其是對高層建筑而言，由于其樓層相比一般的建筑物而言，它明顯對于地基的屬性要求就更高，一些軟弱土層的地基可能滿足對沒有什么設(shè)防的建筑物的要求，但在城市中，建筑物密集，高層建筑抗震場地的選擇一定要慎重，高層建筑的抗震場地選擇不合理主要表現(xiàn)為選址在一些斷層處、軟弱土層處和一些容易震陷的土層處。2.5高層建筑抗震設(shè)計標準較為滯后由于時代發(fā)展迅速和我國對高層建筑物的研究起步較晚，所以目前我國高層建筑抗震設(shè)計的標準與發(fā)達國家相比較為滯后，現(xiàn)階段所使用的大多數(shù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全標準已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)階段我國高層建筑的實際發(fā)展需求，因此提高高層建筑抗震設(shè)計標準迫在眉睫[3]。3.高層建筑抗震設(shè)計可采取的相應(yīng)措施3.1選擇新型的高性能材料通常為了提高一些高層建筑的抗震性能，我們通常會通過減少其梁柱截面尺寸，但是這個方法弊端就是減少了這方面的尺寸，其他結(jié)構(gòu)就會承擔更多的荷載，導致結(jié)構(gòu)可能會達不到相應(yīng)的設(shè)計要求。因此我們有必要進行對高層建筑的材料的革新，選用一些高性能材料，比如在一些建筑結(jié)構(gòu)中可以使用鋼管結(jié)構(gòu)代替部分混凝土結(jié)構(gòu)形成鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，同樣的道理，也可以采用相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)代替其他類似構(gòu)件。選擇新型材料也不是盲目地去選擇或者替換，我們應(yīng)該在不同情況下對不同結(jié)構(gòu)的選擇也不同，比如：超過一定高度的建筑物，應(yīng)選擇鋼管或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)及材料以便減小風振，而不應(yīng)選用質(zhì)量小并且較為柔軟的鋼結(jié)構(gòu)。而且不同結(jié)構(gòu)的建筑為了提高抗震性能選用的材料也不盡相同，比如，鋼骨混凝土構(gòu)件的高層建筑，其選用的材料應(yīng)為實腹式焊接工字鋼或大型型鋼，這樣在地震中受到的震害會比較輕微[4]。就比如處在日本的一座高層抗震大廈，這個大廈地上55層高達185米，這個建筑不僅使用了和美國紐約世界貿(mào)易大廈中心相同的鋼管168根從而確保了抗震強度，打破之前使用鋼筋混凝土作為強度的中心的原則，而且還使用了剛性結(jié)構(gòu)抗震體，大大提高了該高層建筑的抗震性能，可見選擇新型的材料對于高層建筑而言是多么重要。3.2采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計來提高高層建筑抗震能力一個合理的結(jié)構(gòu)給高層建筑帶來的好處是巨大的。一般情況下，我們都將高層建筑物的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計僅單單理解為是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化即通過減少截面尺寸來減輕高層建筑的自重，從而達到相應(yīng)的抗震設(shè)計目的。下面我來說明一些通過其他合理的設(shè)計來提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。3.2.1通過位移的結(jié)構(gòu)抗震方法進行設(shè)計一般情況下，一般的建筑物面對地震所產(chǎn)生的強烈作用會出現(xiàn)先相應(yīng)的變形。而隨著高度的增加，這種變形效果就越來越明顯，高層建筑對于一般建筑而言，不僅僅是高度的增加，其影響也遠遠不是普通建筑各種地震負面效果的那么簡單，我們對高層建筑的標準也遠遠比一般建筑要求要高得多。其最為典型的設(shè)計就是通過對層間位移的限制來進行抗震設(shè)計。[5]我國大部分建筑物對抗震結(jié)構(gòu)的驗算一般情況下都是先以建筑承載力作為研究的，然后在以承載力為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上再根據(jù)變形的結(jié)構(gòu)來進行結(jié)構(gòu)的位移設(shè)計。我們可以通過這方面的驗算可以有效的提高建筑物的抗震性能。3.2.2運用高延性結(jié)構(gòu)來進行消震和隔震高延性結(jié)構(gòu)顧名思義，是指截面或者構(gòu)件達到其彈性極限狀態(tài)后還可以保持原來的承載力的變形能力。一般而言高延性結(jié)構(gòu)對高層建筑有良好的隔震效果，可以有效地減少地震對高層建筑的傷害。高延性結(jié)構(gòu)可有效吸收地震能力，減輕地震對高層建筑的破壞。目前隨著建筑架構(gòu)設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的設(shè)計工作者開始使用阻尼器等吸收地震所輸入的大量能量，以此提高高層建筑的抗震能力，確保高層建筑可接受最大限度的變形而不至于發(fā)生坍塌[6]。在地震破壞高層建筑結(jié)構(gòu)的在這個過程中，如果可以充分利用好高延性結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和施工，就會達到相應(yīng)的消震和隔震的目的，有效減少地震帶來的危害和災(zāi)難。所以，在高層建筑中利用好這個方向也不失為一種抗震設(shè)計的方法。3.2.3高層建筑短柱問題改進技術(shù)一般來說短柱問題存在于高層建筑結(jié)構(gòu)中，在這是因為我們在設(shè)計時為了滿足軸壓比限制時，往往會給柱子的截面做的比較大，然后柱身就會比較短從而形成短柱和超短柱。對此，我們只要去提高短柱的承載力或者減少短柱的截面尺寸，比如可以使用復(fù)合螺旋箍筋或者采用鋼骨砼栓來提高柱的承載力，或者可以分柱體來減少短柱的截面尺寸[7]。3.2.4重視抗震扭轉(zhuǎn)效力在地震過程中會出現(xiàn)較多的扭轉(zhuǎn)作用、豎向作用與水平作用，在一定程度上，會對建筑物造成破壞性影響，導致出現(xiàn)破裂甚至是倒塌的現(xiàn)象。因此，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要對結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效力加以重視，保證能夠提高其位移結(jié)構(gòu)剛度，進而達到相關(guān)設(shè)計標準，確保高層建筑混抗震結(jié)構(gòu)每一個部分都能達到相關(guān)設(shè)計標準，及時發(fā)現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，并且采取有效措施對其進行調(diào)整，最大程度上提高高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率，使其設(shè)計質(zhì)量得以提升，促進建筑行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，使其向著更好的方向發(fā)展[8]。3.3盡量建立多層地震防線我們大家都知道一個常識雞蛋不要放在一個籃子里，同樣地道理，對于高層抗震設(shè)計而言，多層地震防線就是這個道理。建立了多個建筑防線之后在面對地震等災(zāi)害時，就可以有效的預(yù)防建筑物的毀害。相反，我們?nèi)绻挥幸坏降卣鸱谰€的話，這個高層建筑的防震效果會很差，很有可能難以我們相應(yīng)抗震設(shè)計要求標準。對建立多層抗震防線具體可以表現(xiàn)為：我們通?？梢圆捎每拐鹦Ч己镁C合框架結(jié)構(gòu)以及結(jié)合多種抗震手段一起實施即多層防線的有效結(jié)合，最終可以達到保證建筑物在其抗震要求下保持建筑物的正常使用。就比如可以將以上的方法綜合應(yīng)用使用到一個高層建筑里，使之各個方面有效結(jié)合，起到一加一大于二的共同抗震效果。而且我們也相信在未來肯定也會朝著這個方向發(fā)展，在抗震上會越來越好。3.4合理選擇地基和場地地基的重要性不僅對于普通建筑而言很大，而且對于高層建筑顯得更為重要。我們在高層建筑在抗震設(shè)計過程中不僅要格外注意施工地基和場地的選擇，還要去盡量避開地質(zhì)松軟和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的場地和地基。要盡量選擇在土層厚實、不容易塌陷的土層處。在高層建筑設(shè)計前應(yīng)當先行估算地震發(fā)生時建筑自振周期，避免與場地和地基自振周期同步，避免發(fā)生共振現(xiàn)象造成建筑物坍塌。不要在軟弱土層或者地表斷裂帶進行高層建筑建造。3.4進行抗震可靠度的分析在此之前，我們從從事高層建筑設(shè)計人員也僅僅是對高層建筑結(jié)構(gòu)進行驗算，也就是說這種形式只是在理論方面，缺少實際的一種經(jīng)歷過程。而我們引入抗震可靠度的分析處理我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的一些問題，也就是解決一些在理論設(shè)計過程中不存在的不確定性的問題。即我們對高層建筑結(jié)構(gòu)進行抗震評估，盡量做到“防范于未然”。4結(jié)論總而言之，高層建筑抗震設(shè)計不僅時刻關(guān)系到人民群眾的生命安全，而且也是保證城市發(fā)展的命脈。對此相關(guān)部門必須重視起高層建筑抗震設(shè)計工作，相關(guān)設(shè)計人員不僅要不斷地深入分析高層建筑的特點，而且還要預(yù)測高層建筑在地震中可能遭遇的風險，要不斷提高高層建筑抗震的抗震設(shè)計；要科學地運用各種抗震設(shè)計方法，逐步增強高層建筑的抗震能力從而減少高層建筑下的廣大人民群眾在地震作用下生命和財產(chǎn)安全。參考文獻[1]張罡睿．高層建筑工程抗震設(shè)計中的相關(guān)問題分析[J]門窗，2014(4):258-259．[2]戰(zhàn)宇,李長風等.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計探討[J].低溫建筑技術(shù)，2011,33(1):48-51.[3]來曉慧,郎春雨.淺談高層抗震設(shè)計常見問題幾及其對策[J].科技風，2012，25(1):190.[4]高層建筑抗震設(shè)計中存在的問題分析[J].環(huán)球市場，2016(31):7[5]劉建鑫.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析的主要內(nèi)容[J].呼倫貝爾學院學報，2014(2):111-116[6]朱敏.高層建筑抗震設(shè)計中存在的問題分析[J].工程建設(shè)于設(shè)計，2018(10):13-14.[7]程國遠，高層建筑抗震設(shè)計現(xiàn)狀及解決策略[J],建材與裝飾，2019(25):31.[8]馮東.高層建筑抗震設(shè)計中的常見的問題及對策探討[J].四川建材，2015(3):55.梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用摘要：在現(xiàn)代化的城市建設(shè)背景下，很多高層建筑逐漸向著生態(tài)化、功能化與科技化方向發(fā)展。而為實現(xiàn)各種功能轉(zhuǎn)換，應(yīng)將轉(zhuǎn)換層設(shè)置在建筑物的結(jié)構(gòu)中。近幾年來，工程建筑中主要應(yīng)用施工、設(shè)計與計算較為簡單的轉(zhuǎn)換層，也就是梁式的轉(zhuǎn)換層。這種轉(zhuǎn)換層不僅施工方便、工作可靠、構(gòu)造簡單，而且能夠保證工程建筑受力均衡，對于高層建筑至關(guān)重要。所以受到了建筑設(shè)計和施工人員的歡迎和青睞。本文主要分析了梁式轉(zhuǎn)換層的功能、分類、結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、施工特點、構(gòu)造要求和設(shè)計原則，并列舉了一個在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工程案例。關(guān)鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；設(shè)計概念；設(shè)計原理；分類；構(gòu)造要求；施工特點；工程案例0引言高層建筑是城市的重要標志，是效率的象征。我國自改革開放以來，高層建筑得到飛躍的發(fā)展，已成為當今世界高層建筑的建設(shè)大國，并已進入從數(shù)量向質(zhì)量發(fā)展的階段。國內(nèi)廣大建設(shè)工作者在加緊科學研究的同時，努力學習和引進國際上的先進經(jīng)驗更顯重要。我國現(xiàn)代的高層建筑，往往是有多種功能的使用要求。由于高層建筑或高層建筑群的商業(yè)功能、會議大廳功能、宴會大廳功能、酒店入口大堂功能以及地下停車庫功能等要求結(jié)構(gòu)在不同高度、不同位置創(chuàng)造較大的使用空間，使得建筑結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件(包括剪力墻和框架柱等)往往不能上下連續(xù)或者不能直接落地。高層建筑的這種使用要求與結(jié)構(gòu)要求與自然的結(jié)構(gòu)布置是相反，由于一般結(jié)構(gòu)底部樓層的受力較大,正常情況下底部剛度要大、墻結(jié)構(gòu)要多、柱網(wǎng)要密集,從底部到上部是逐漸減少的。所以高層建筑要滿足建筑的功能要求，就要求結(jié)構(gòu)上應(yīng)和常規(guī)的結(jié)構(gòu)方式布置相反,上部樓層小開間,布置剛度較大的剪力墻結(jié)構(gòu),建筑底部大空間,布置剛度較小的框架柱。這種結(jié)構(gòu)布置要求在結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換樓層處設(shè)置轉(zhuǎn)換層。目前,我國高層建筑轉(zhuǎn)換層多用梁式轉(zhuǎn)換層,粱式轉(zhuǎn)換層有其施工和設(shè)計簡單,受力明確，多用在建筑底部大空間的剪力墻結(jié)構(gòu)中。1高層建筑的特點在相同的建設(shè)場地中，建造高層建筑可以獲得更多的建筑面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地價高漲的問題。設(shè)計精美的高層建筑還可以為城市增加景觀，如馬來西亞首都的石油大廈和上海的金茂大廈等。但高層建筑太多、太密集也會對城市帶來熱島效應(yīng),玻璃幕墻過多的高層建筑群還可能造成光污染現(xiàn)象。

1.2在建筑面積與建設(shè)場地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑能夠提供更多的空閑地面，將這些空閑地面用作綠化和休息場地,有利于美化環(huán)境，并帶來更充足的日照、采光和通風效果。例如在新加坡的新建居住區(qū)中，由于建造了高層建筑群，留下了更多地面空間，可以更好地建設(shè)城市綠化和人們休閑活動空間。

1.3從城市建設(shè)和管理的角度看,建筑物向高空延伸，可以縮小城市的平面規(guī)模，縮短城市道路和各種公共管線的長度，從而節(jié)省城市建設(shè)與管理的投資。由于建造高層建筑可以增加人們的聚集密度,縮短相互間的距離，水平交通與豎向交通相結(jié)合，使人們在地面上的活動走向空間化，節(jié)約了時間，增加了效率。但人口的過分密集有時也會造成交通擁擠、出行困難等問題。

1.4高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成.這樣就會增加建筑物的造價，從建筑防火的角度看，高層建筑的防火要求要高于中低層建筑，也會增加高層建筑的工程造價和運行成本。

1.5從結(jié)構(gòu)受力特性來看，側(cè)向荷載(風荷載和地震作用)在高層建筑分析和設(shè)計中將起著重要的作用，.特別是在超高層建筑中將起主要作用。因此高層建筑的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計要比一般的中低層建筑復(fù)雜得多。

綜合高層建筑的上述特點，可以認為，建造高層建筑一般是利大于弊，而合理的規(guī)劃和設(shè)計還可以達到美化城市環(huán)境的效果。2高層建筑中轉(zhuǎn)換層的作用高層建筑中轉(zhuǎn)換層有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和功能轉(zhuǎn)換層兩種。2.1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層通常是在不同的結(jié)構(gòu)方式之間進行。比如樓層底部應(yīng)用框架結(jié)構(gòu),建筑物上部應(yīng)用砌體結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是我國一種特有的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式將建筑物上部是砌體墻而在建筑物下底部是框架,這樣建筑物下部就建成較大的開間,建筑物下部可以用作商業(yè)的用房,建筑物上部可以用作住宅。那么在這種結(jié)構(gòu)形式下就必須把建筑物上部的砌體墻所承受的內(nèi)力轉(zhuǎn)至建筑物底部的框架柱上。2.2功能轉(zhuǎn)換層,就是在高層的中間設(shè)置一個設(shè)備層。由于樓層比較高,用電、用水等等都是從地下室向上部樓層供應(yīng),這樣便存在距離比較遠、供水的未端和起始點的壓差太大、主電源不能在負荷中心的范圍等等問題，所以需要建筑物在中間樓層地帶進行電負荷的重新分配,以及對供水系統(tǒng)進行的減壓處理,而這些處理措施都需要占用建筑物的空間，于是有些多功能的高層建筑物就在樓層的中間地帶單獨拿出一個整樓層做為功能轉(zhuǎn)換層，在這種轉(zhuǎn)換層中通常就是設(shè)備層，因此很多設(shè)計院把該層的設(shè)計高度限定為2.2m以或以下,這樣就可以減少該層在整個高層建筑中占用規(guī)劃指標。3梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的設(shè)計概念及構(gòu)造要求3.1梁式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的設(shè)計原則對梁式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件分為框支梁和轉(zhuǎn)換梁，當上部樓層被轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件為剪力墻時，則該轉(zhuǎn)換梁稱為框支梁(支承框支梁的框架柱稱為框支柱，框支柱的柱頂同框支梁頂，柱底在基礎(chǔ)頂面)，而當上部樓層被轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件為框架柱時，則該轉(zhuǎn)梁稱為轉(zhuǎn)換梁(支承轉(zhuǎn)換梁的框架柱稱為轉(zhuǎn)換柱，轉(zhuǎn)換柱的柱頂同轉(zhuǎn)換梁頂，柱底在基礎(chǔ)頂面)。

3.1.1加強轉(zhuǎn)換層下層的結(jié)構(gòu)剛度在控制轉(zhuǎn)換層的剛度的過程中，應(yīng)適當降低建筑的整體剛度，加強梁式轉(zhuǎn)換層及下部結(jié)構(gòu)的剛度，要求梁式轉(zhuǎn)換層上下樓層層剛度基本均勻。3.1.2重視轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)位置

高層建筑中轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵部位是上升的位置，要保證結(jié)構(gòu)處在較低的水平，若轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)比較高，會導致剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度無法滿足建筑的要求，導致結(jié)構(gòu)整體使用效益大幅度降低，甚至于會影響到高層建筑抗震的效果。強化和提高梁式轉(zhuǎn)換層以及下部結(jié)構(gòu)抗震承載能力，避免在地震作用下下部主體結(jié)構(gòu)(框支柱及轉(zhuǎn)換梁等)破壞。在計算轉(zhuǎn)換層的工程中，需要全面分析相關(guān)數(shù)據(jù)資料，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的整體狀況與施工要求對各個計算細節(jié)進行明確，保證最終數(shù)據(jù)統(tǒng)一、全面。此外，設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)實際受力的變形情況來建立數(shù)學的模型，同時通過計算機的信息技術(shù)來分析與處理數(shù)據(jù)。

3.1.3降低豎向構(gòu)件的數(shù)量

通常情況下，豎向的構(gòu)件愈多，轉(zhuǎn)換層的剛度也就愈小，也就會導致高層建筑整體的抗震性降低。這就需要降低梁式轉(zhuǎn)換層中豎向構(gòu)件的數(shù)量，確保高層建筑的施工質(zhì)量。

3.1.4對稱布置的轉(zhuǎn)換柱以及剪力墻

在設(shè)計豎向構(gòu)件的過程中，要盡可能確保剪力墻與各個轉(zhuǎn)換柱呈對稱的布置，保證把梁面立柱轉(zhuǎn)換成跨梁的梁體，將柱腳控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。這樣不僅可以提高轉(zhuǎn)角控制的效益，而且能夠減小立柱超筋的現(xiàn)象。3.2框支梁的設(shè)計要求

當上部剪力墻滿跨布置或設(shè)較小門窗洞口、規(guī)則排列日位于框支梁跨中時，框支梁與上部剪力墻共同工作條件較為有利，框支梁斷面可按下列構(gòu)造要求確定:

梁寬≥2倍上部框支墻厚且≥400mm

梁高=(1/8-1/10)L(L為框支梁跨度)

當上部剪力墻不滿足上列條件或上部為小柱網(wǎng)外框筒、框架時，框支梁應(yīng)按空間桿系整體結(jié)構(gòu)計算分析和局部有限元分析計算確定截面配筋，適當增加構(gòu)造配箍率，避免罕遇地震下轉(zhuǎn)換梁剪切破壞。同時重力荷載作用下框支梁一般均處于偏心受拉狀態(tài)，應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件設(shè)計，按拉應(yīng)力配置水平受拉腹筋。

3.3框支柱的設(shè)計要求

3.3.1地震作用下框支柱內(nèi)力調(diào)整

3.3.1.1剪力調(diào)整:框支柱數(shù)目少于10根時，每根柱所受的地震作用產(chǎn)生的剪力不少于地震作用產(chǎn)生的樓層剪力的2%(框支層1-2層時)、3%(框支層3層及3層以上時)，框支柱數(shù)目多于10根時，框支柱所受的地震作用產(chǎn)生的剪力總和不少于地震作用產(chǎn)生的該樓層總剪力的20%(框支層1-2層時)、30%(框支層3層及3層以上時)，同時應(yīng)滿足各層框支柱剪力組合設(shè)計值，還需計入各層框支柱柱端增大彎矩調(diào)整影響以后再增大1.7(特一級)、1.4(一級)、1.2(二級)、1.1(三級)。

3.3.1.2彎矩調(diào)整:根據(jù)剪力調(diào)整相應(yīng)調(diào)整各層框支柱柱端彎矩及相連框架梁剪力、彎矩(框支梁內(nèi)力調(diào)整按本章第二節(jié)規(guī)定執(zhí)行)，同時應(yīng)滿足框支柱柱頂和底層柱底組合彎矩值增大1.8(特一級)、1.5(一級)、1.25(二級)，其他各層框支柱柱端彎矩組合設(shè)計值增大1.7(特一級)、1.4(一級)、1.2(二級)、1.1(三級)。

3.3.1.3軸力調(diào)整:框支柱承受的地震作用產(chǎn)生的軸力應(yīng)分別乘以1.8(特一級)、1.5(一級)、1.2(二級)增大系數(shù)，但計算軸壓比時，該軸力可不計增大。

3.3.1.4框支角柱:彎矩、剪力設(shè)計值在相應(yīng)框支柱內(nèi)力調(diào)整基礎(chǔ)上再增大1.1。

3.3.2框支柱截面限制條件

框支柱截面-般可由其軸壓比計算確定，框震設(shè)計為特一級、一級、二級所對應(yīng)的框支柱軸壓比限值分別是0.6、0.6、0.7。當采用C60以上高強混凝土，柱剪跨比小于2、IV類場地結(jié)構(gòu)基本自振周期大于場地特征周期時，軸壓比限值還應(yīng)適當從嚴降低;當采用沿柱全高加密井字復(fù)合箍、設(shè)芯柱等加強措施時，軸壓比限值可適當放寬增大。

3.4框支梁的構(gòu)造要求

3.4.1框支梁不宜開洞。當需開洞，洞口直徑(或洞口寬度、高度二者的較大者)≤hb/4(hb為框支梁高)時，可采用洞口周邊加筋、予以構(gòu)造加強。當洞口直徑>hb/4時，開洞位置需位于跨中l(wèi)n/3區(qū)段(ln為框支梁凈跨)，且洞口上下按上下弦桿加強配筋，當框支梁上作用有較大集中荷載或當洞口直徑>hb/3時，需進行專門有限元分析，根據(jù)計算應(yīng)力設(shè)計值進行配筋。

3.4.2框支梁混凝土強度等級不應(yīng)低于C30。其上下主筋的最小配筋率:非抗震設(shè)計時為0.3%，抗震設(shè)計時特一、一、二抗震等級分別為0.6%、0.5%、0.4%。

3.4.3框支梁中主筋(縱向鋼筋)不宜有接頭:有接頭時，應(yīng)采用等強機械接頭，且同截面內(nèi)鋼筋接頭面積不應(yīng)超過全部主筋截面面積的50%。

3.4.4框支梁應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件設(shè)計，上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長貫通，主筋間距不應(yīng)大于200mm(抗震設(shè)計)和250mm(非抗震設(shè)計)，且應(yīng)大于80mm，下部主筋應(yīng)全部貫通伸人柱內(nèi)按充分受拉錨固。

3.4.5框支梁腹筋應(yīng)沿梁高配置，且至少≥2φ16@200，末端進人柱支座按充分受拉錨固。

3.4.6框支梁箍筋要求為:首先要滿足受剪承載力要求，構(gòu)造上要求為梁支座邊距柱邊0.2ln(In為框支梁凈跨)或1.5hb(hb為框支梁高度)范圍內(nèi)箍筋應(yīng)加密，加密區(qū)箍筋直筋不應(yīng)小于φ10，間距不應(yīng)大于100mm,加密區(qū)最小面積配箍率為抗震等級特一級時1.3ft/fyv,一級時1.2ft/fyv,二級時1.1ft/fyv，非抗震設(shè)計時0.9ft/fyv。式中ft為框支梁混凝土抗拉設(shè)計強度，fyv為框支梁箍筋設(shè)計強度。上部剪力墻門洞下方(洞寬+2hb)范圍內(nèi)框支梁箍筋也宜按上述要求加密。

3.4.7框支梁配筋構(gòu)造、錨固要求見圖14.5.1-1。圖中:

ln--框支梁凈跨

d--鋼筋直徑

lae--抗震設(shè)計時受拉鋼筋錯固長度

非抗震設(shè)計時取lae=la

la--非抗震設(shè)計時受拉鋼筋錨固長度

3.4.8框支梁與框支柱截面中線宜重合;框支梁上部墻、柱宜直接落在框支梁上，盡量避免多級轉(zhuǎn)換，且上部墻、柱與框支梁截面中線宜重合。

3.4.9當結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上部墻柱截面中心與框支梁截面中心不重合有偏心布置時，需設(shè)置橫向梁減小框支梁扭轉(zhuǎn)影響，且計算要計人此偏心影響，設(shè)計要對框支梁抗扭、相連梁板抗彎配筋予以加強。

3.4.10結(jié)構(gòu)復(fù)雜上部墻柱不能直接支承于框支梁而需要多級次梁轉(zhuǎn)換時，應(yīng)進行空間有限元應(yīng)力分析，并按應(yīng)力校核配筋、加強配筋構(gòu)造措施。對于承受較大集中荷載的主梁尤應(yīng)注意加強其受剪承載力，適當減小其剪壓比。集中荷載下吊筋構(gòu)造可如下圖14.5.1-2所示。3.5框支柱的構(gòu)造要求3.5.1框支柱縱向鋼筋最小總配筋率，抗震設(shè)計特一、一、二抗震等級時分別為1.4%、1.2%，1%，非抗震設(shè)計時0.6%?？v向鋼筋間距不應(yīng)大于200mm，且不應(yīng)小于80mm，總配筋率不宜大于5%。

3.5.2框支柱箍筋應(yīng)全高加密，箍筋直徑≥φ10，間距≤100mm,體積配箍率抗震設(shè)計時不應(yīng)小于1.5%(一、二級)、1.6%(特一級)，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于1.0%，并宜采用復(fù)合螺旋箍或井字箍。

3.5.3框支柱節(jié)點區(qū)水平箍筋原則上可同柱箍筋配置，當框支梁腰筋拉通可靠錨固時，可按以下要求構(gòu)造設(shè)置水平箍筋、拉筋:

抗震等級特一”級時，不宜小于φ14@100且需將每根柱縱筋鉤住;

抗震等級一級時，不宜小于φ12@100且需將每根柱縱筋鉤住;

抗震等級二級時，不宜小于φ10@100且需至少每隔一根將柱縱筋鉤住;

非抗震設(shè)計時，不宜小于φ10@200且需至少每隔一根將柱縱筋鉤住。

3.5.4框支柱縱筋在框支層內(nèi)不宜設(shè)接頭，若需設(shè)置，接頭率應(yīng)≤50%且接頭位置離開節(jié)點區(qū)≥500mm,接頭采用等強機械連接(A級)。

3.5.5框支柱縱筋在頂節(jié)點區(qū)錨固:進人節(jié)點區(qū)錨固長度≥lae(抗震計)、la(非抗震設(shè)計)，且至少需伸至柱項面末端加設(shè)12d(d為柱縱筋直徑)水平彎鉤。3.6高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層的施工特點

3.6.1梁式轉(zhuǎn)換層的模板支撐的施工特點

梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的體量大、自重大,對模板支撐系統(tǒng)的承載能力、剛度和穩(wěn)定性都有嚴格的要求,必須進行詳細的計算,切不可憑經(jīng)驗辦事。在梁式的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中,梁本身的線荷載通常在60-100kNm,加上施工荷載就更大,由于梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中粱側(cè)向的高度比較大,厚度較薄,因此需驗算梁模版的側(cè)向側(cè)向強度和側(cè)向穩(wěn)定性，以免梁模板整體跑位和脹模。

3.6.2鋼筋綁扎

在梁式轉(zhuǎn)換層中,鋼筋的數(shù)量多,直徑大。鋼筋的綁扎是在梁底模板的架設(shè)完成以后進行的，驗收完成鋼筋的綁扎后大粱兩側(cè)模板才能安置。鋼筋綁扎要注意保證鋼筋的骨架側(cè)向穩(wěn)定,以免發(fā)生傾倒傷人的事故。當轉(zhuǎn)換層的梁的混凝土分為兩次進行澆筑時,要在施工縫上部處設(shè)置一些抗剪的鋼筋，保證混凝土牢固結(jié)合。

3.6.3梁式轉(zhuǎn)換層混凝土的澆筑

在梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層一次澆筑混凝土的施工時澆筑量非常大,混凝土強度等級比較高,混凝凝土施工屬于大體積混凝土施工,這樣支撐模板比較困難,并且易產(chǎn)生混凝土溫度裂縫。因此,在梁式轉(zhuǎn)換層混凝土施工時混凝土要進行分層澆筑,這樣可以減輕支撐模板的承受何在，因為第一次注完成部分的混凝土在齡期有一定的強度可以和模板一起承受上部后澆筑混凝土所產(chǎn)生的荷載和澆筑時的施工荷載，這樣可節(jié)約模板的支撐費用,又可以保證混凝土的澆筑質(zhì)量。因為梁式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層承受上部荷載很大,在混凝土分層澆筑的時候,要保證上下層混凝土間緊密銜接，施工中通常是采用在街接面上設(shè)置豎向的抗剪鋼筋或設(shè)置一些抗前槽裹使上下層得混凝土緊密結(jié)合。4工程案例概述4.1某高層商住樓位總用地面積約為4800平方米,建筑面積約10萬m。建筑物地上26-30層,地下1層。其中裙房3層為商業(yè),主樓26層為住宅，地下室均為汽車庫和設(shè)備用房。4.2.1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的受力機制

梁式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)傳力方式是墻一梁柱，其傳力方式與途徑較為簡單，能夠直接進行計算。通常轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力一般來源剪力墻的結(jié)構(gòu)，下部支撐和轉(zhuǎn)換大梁結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度會影響到轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的受力。不管梁式轉(zhuǎn)換層上部墻體結(jié)構(gòu)形式是哪一種，只需墻體的長度滿足，高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)中大梁彎矩一般會比上部墻體的受力小，這時候轉(zhuǎn)換層的大梁會出現(xiàn)在規(guī)定范圍受拉區(qū)。

4.2.2梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式

在高層建筑的設(shè)計者，可以使用梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式比較多，按照受力特點能夠分析出八種，不管是什么轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)一般是應(yīng)用下部轉(zhuǎn)換大梁支撐上部的結(jié)構(gòu)。4.3結(jié)構(gòu)選型

首先,因為此工程是一個綜合性相對較高的建筑,建筑上下兩個部分的功能有著十分明顯的差異，所以在這一過程中縱向空間的組合形式有了非常明顯的轉(zhuǎn)變,三層以上的位置是住宅，因此再設(shè)計的過程中需要設(shè)置較多的空間分隔，因此應(yīng)該采用剪力墻結(jié)構(gòu)。而在該建筑中,3層以下的空間內(nèi)部是主要是供商業(yè)使用，因此在其設(shè)計和應(yīng)用的過程中應(yīng)該設(shè)置更多自由度較高的空間,所以在下部應(yīng)該采取的是框剪結(jié)構(gòu)。

其次是在高層建筑的底部如果上部樓層的縱向構(gòu)件不能直接落地的時候,我們就需要在設(shè)置轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),而在其運行的過程中所采用的轉(zhuǎn)換形式相對較多，我們經(jīng)常采取的是箱型、后半和轉(zhuǎn)梁這三種形式進行全面的比較。厚板轉(zhuǎn)換在應(yīng)用的過程中結(jié)構(gòu)具有非常好的整體性,但是剛度自身的突變比較明顯,這樣也就使其抗震能力明顯減弱。此外,在設(shè)計的過程中還需要使用大量的鋼筋和混凝土,所以在施工中需要較高的成本投入。箱型轉(zhuǎn)換在應(yīng)用的過程中也能夠體現(xiàn)出非常好的整體性，其在應(yīng)用的過程中即使上部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性非常高,還是可以保證傳力的效果,但是如果從結(jié)構(gòu)設(shè)計自身的角度去思考,其內(nèi)部受力情況相對較為復(fù)雜，在設(shè)計的過程中所面對的阻礙相對較大,在設(shè)計和應(yīng)用的過程中,其鋼筋和混凝土的使用量也比較多,所以也影響到了工程所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。

梁式轉(zhuǎn)換層在應(yīng)用的過程中，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件的受力分布都時非常明確的，同時在設(shè)計和施工的過程中并不是非常的繁瑣,此外,和前兩種轉(zhuǎn)換層形式進行比較,其經(jīng)濟性更強,在內(nèi)部空間方面也更加的靈活，在施工的時候能夠充分的滿足各種布線的要求，所以梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢更加的眼顯。最后是梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計。首先,轉(zhuǎn)換梁、梁