高层住宅梁板式结构转换层的结构设计探讨

高层住宅梁板式结构转换层的结构设计探讨

李杰超

（广东海外建筑设计院有限公司，广东 广州 510075）

摘 要：文章以某高层住宅结构设计为例，针对高层住宅梁板式结构转换层的结构设计要点进行了深入地分析，重点探讨了抗震等级的确定、转换层结构布置、标准层结构布置、结构计算及构件设计等方面。实践证明，梁板式结构具有良好的应用价值。关键词：住宅建筑；结构布置；结构计算；构件设计中图分类号：TU981 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2017）05-0187-01 随着社会经济的不断发展，高层建筑项目不断增多，人们对建筑物结构安全性及耐久性提出了更高的要求。为了满足建筑物的使用功能要求，梁式转换层在建筑结构中得到了广泛的应用。文章结合工程实例，针对某高层住宅建筑梁板式结构转换层的结构设计要点进行探讨。1 工程概述

某高层住宅楼，地上24层，地下室2层，为车库及设备用房，建筑高度96m；首层架空层，层高为 6.3m；2层以上为住宅，层高为3.2m。本工程二层设置了梁板式结构转换层，设计使用年限为50年，安全等级为二级，建筑类别为丙类；抗震设防烈度：7度。

图1 住宅标准层平面图

2 抗震等级的确定

对于框支剪力墙结构，在确定转换层以上剪力墙抗震等级时，应按照普通剪力墙结构的抗震等级进行确定，在确保框支层框架的抗震等级时，应根据《建筑抗震设计规范》予以提高。本工程抗震设防烈度为7度，转换层以上非底部加强部位剪力墙抗震等级确定为二级。由于建筑类别为丙类，按照《高规》的规定，可满足本地区抗震设防烈度要求。3 转换层结构布置

按照建筑转换层结构形式分类，主要分为三种：巨型桁架转换结构、巨型梁转换层结构和厚板转换层结构。在本方案结构设计过程中，根据底层大空间剪力墙结构的特点，采用了巨型转换梁的结构，这类结构具有设计简单、受力明确等优点。按照《高规》的规定，建筑高度为B级。在底部框支梁与框支柱

设计过程中，采用型钢混凝土结构，此类结构具有结构延性好、承载力大、变形能力强等优点，实现了对结构转换层的刚度控制。4 标准层结构布置

在标准层墙柱布置当中，在地震作用下为了减少标准层墙柱的扭转效应，应使结构质量中心与刚度中心相互重合。如果发现建筑平面形状出现凹凸现象，应在凸出部分的端部附近布置剪力墙，并加强结构位移控制，以提高建筑抗震性能，同时，要适当增强边角部位剪力墙和电梯间筒形剪力墙的刚度。在纵横剪力墙布置时，一般布置成L或T形，剪力墙纵横轴上的刚度要一致。5 结构计算分析

在本工程结构设计算时，采用中国建筑科学研究院研发的工程管理软件PKPM系列 SATWE进行结构计算分析，为施工图设计提供依据。5.1 振型及周期

根据结构抗震计算结果分析得知，计算振型数为24个，X向和Y向的振型质量与总质量之比分别为96.05%和96.01%；可见，在基本周期及扭转因子计算时，其振型数符合《高规》的规定要求。Y方向平动系数1.0，间振型的周期T1=2.82；X向平动系数0.98，空间振型的周期T2=2.49；扭转系数0.98时，空间振型的周期T3=2.18。据统计，框架剪力墙结构的第一自振周期（T1）在0.08～0.12n范围内，其中，n为建筑物的层数。第一振型的周期为0.09n，符合规范要求。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，其结构扭转与平动的第一自振周期T扭和T平之比等于0.773，符合规范要求。5.2 转换层刚度比

在计算结构刚度比时，应合理选择剪切刚度参数，X方向和Y方向转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比分别为1.198和1.182。由于转换层上部结构与下层结构的侧向刚度不会出现较大的变化，且层间位移角较为接近，故符合侧向刚度渐变需求。5.3 动力时程分析

在本工程动力时程分析时，采用PKPM系列 SATWE对结构进行计算补充。波形分为mmw-3、lan3-3、lan5-3三种

形式。在确定控制指标时，应以层间剪力和层间变形的控制指标。根据动力时程分析，大部分楼层墙、梁配筋基本一致，结构刚度符合规范要求。对于薄弱楼层的配筋，应采取加强措施。6 结构构件设计

（1）框支柱设计。本工程框支柱抗震等级为二级，轴压比大于0.6。框支柱最大轴压比为0.57，符合《抗规》的要求。在建筑结构抗震设计时，根据《抗规》要求，底部应属于加强部位的范围，需要采取抗震加强措施，以增加墙体纵横向钢筋，有利于建筑结构的抗震性能的改善。

（2）框支梁。框支梁作为确保框支剪力墙抗震性能的关键部位，为了确保建筑结构安全，框支梁纵筋配筋率不能小于0.5%。由于框支梁是一种偏心受拉构件，因此需要配置φ18腰筋，腰筋之间的距离要大于200mm。此外，在框支梁设计时，应采用“强剪弱弯”设计方式，在纵筋基础上加强箍筋。

（3）转换层楼板。对于框支剪力墙结构来说，考虑到上部楼层与下部楼层结构内力分布存在一定的差异。其中，对于上部楼层外荷载产生的水平力，应按照剪力墙的等效刚度比进行分配；对于下部楼层水平力，一般集中在落地剪力墙上，在转换层部分内力分配产生突变，应保障转换层楼板的刚度。7 结束语

综上所述，由于梁式转换层结构具有设计简单、经济、安全等优点，从而在建筑工程结构设计中得到了广泛应用。在高层建筑梁板式转换层结构设计过程中，应做好结构选型与布置，结构计算及构件设计等几个方面的工作，以满足建筑功能、结构受力、经济等方面的要求，实现建筑结构的合理化目标。文章主要结合工程实例，探讨了高层建筑梁板式转换层的设计方法，旨在为以后建筑结构设计提供依据。参考文献：

[1]娄宇,丁大钧,魏琏.梁式转换层有限元分析模型的选取[J].工程力学,1997,(2):25-29.[2]董超云.住宅小区的建筑电气设计探析[J].工程技术研究,2017,(1):205+213.

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