1、關于高層建筑梁式轉換層結構的抗震設計分析摘 要：由于粱式轉換層結構具有傳力途徑清晰快捷、工作可靠、結構簡單、施工方便、造價節省以及受力性能好等優點，是目前國內運用較為廣泛的轉換層結構型式。本文以某高層住宅建筑工程為例，探討梁式轉換層結構的抗震設計。?關鍵詞：高層建筑；梁式轉換層；抗震設計?1 工程概況?某高層住宅項目（2008年設計）規劃用地面積5081.5m?2，建筑總面積30655.6m?2。地上部分為29層，地下部分2層。地上部分由裙樓連接兩個塔樓構成，裙樓頂板以上設置伸縮縫將兩座塔樓分開。建筑總高度91.5m，其中12層為裙樓，1層層高6.0m，用于架空層與管理用房；2層層高4.5m，
2、用于商業開發鋪面；329層為標準層，層高3.0m，均是住宅。地下部分為設備用房與地下車庫，每層層高3.5m。工程結構形式采用框支剪力墻結構。?2 工程結構設計參數?2.1 建筑參數?本工程建筑高度88.5m，屬于高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）（以下簡稱高規）規定的A級高度鋼筋混凝土結構高層建筑。且高寬比4.5，滿足高規中規定的高層建筑結構最大高寬比要求。?2.2 地震參數（見表1）?2.3 風荷載參數?根據高規，風荷載取值規定:對于特別重要或對風荷載比較敏感的高層建筑，其基本風壓應按100年重現期的風壓值采用，一般情況下，房屋高度大于60m的高層建筑可按100年一遇的風壓值采
3、用，故本工程采用100年一遇的基本風壓0.60KN/m?2。?2.4 結構抗震等級參數?根據高規中表4.8.2規定，本工程框支柱、框架柱、框架?梁、剪力墻的抗震等級參數設計見表2。?剪力墻截面高度與厚度之比為58的短肢剪力墻提高一級，按一級抗震等級采用。如剪力墻厚度不小于300mm，且層高與剪力墻截面高度之比大于4的剪力墻，仍視為一般剪力墻，其抗震等級亦按一般剪力墻的抗震等級采用，連梁抗震等級同與其相連之剪力墻。?3 梁式轉換層結構布置?梁式轉換層結構在高層建筑中布置時應滿足以下幾點要求。?（1)平面布置力求規則簡單，對稱均衡，盡量使水平荷載的合力中心與結構的剛度中心重合，避免產生扭轉等不利影
4、響。?（2)剪力墻中心線宜與框支梁中心線重合，框支梁截面中心線宜與框支柱截面中心線重合，以避免荷載偏心，框支梁上一層墻體內不宜設邊門洞，也不宜在中柱上方設門洞。?（3)底部大空間必須有落地的落地筒體或剪力墻作支撐，落地剪力墻的數量不宜少于剪力墻總數的50%。通常可結合建筑平面，將剪力墻在樓梯間或電梯間處落地圍成筒體，并對落地剪力墻和筒體底部墻體適當加厚。?（4)落地剪力墻間距應不大于2倍樓蓋寬度，且不大于24m。?（5)落地剪力墻與相鄰框支柱的間距，不宜大于12m。?（6)轉換層上部結構與下部結構的側向剛度比應符合高規附錄E的規定。按規定本工程地上2層為框支柱層，上下層的側向剛度比Y不應大于2
5、。?（7)框支柱層樓板不應錯層布置。轉換層及其上下層相鄰樓層的樓板應適當加強。?4 層側向剛度比計算分析?由于本工程梁式轉換層結構上部住宅的剪力墻較多，而建筑底部是大空間，因此，部分剪力墻不能直接落地。并且此工程部分轉換層層高較大，若設計中不加以注意，通常容易造成下部抗側剛度遠遠小于上部的情況。為保證轉換層下部大空間結構有適宜的剛度、強度、延性和抗震能力，應盡量弱化轉換層上部主體結構、強化轉換層下部主體結構的剛度，使轉換層上、下主體結構的剛度及變形特征盡量相近。?目前在高層建筑結構設計規范中，對于帶轉換層的高層建筑結構，往往通過控制轉換層上、下主體結構的抗側剛度比來避免豎向剛度差異較大。規范對
6、層側向剛度比計算，主要有3種方法：（1）地震剪力與地震層間位移比；（2）剪切剛度；（3）剪彎剛度。這3種方法由于計算不同，得出的剛度比結果通常有差異，需根據實際工程做出合適選擇。?計算方法1地震剪力與地震層間位移比是在建筑抗震設計規范（GB50011-2001）條文說明中提供的層剛度比計算方法。?計算方法2剪切剛度是在高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）附錄E.0.1中提供的層剛度比計算方法，適用于底部大空間為1層的情況。高規附錄E.0.1規定：當底部大空間為1層時，可近似采用轉換層上、下層結構等效剪切剛度比Y表示轉換層上下層結構剛度的變化；Y宜接近1，非抗震設計時不應大于3，抗震
7、設計時不應大于2，按下列公式計算：?Y=G?2A?2G?1A?1Xh1h2?但是這種剛度比計算方法存在著一定的問題：（1）沒有考慮豎向構件的布置問題，布置在中間的剪力墻和布置在外圍的剪力墻對層剛度的貢獻是不同的，抗側剛度中彎曲剛度的作用是不可忽略的；（2）特殊結構布置情況下（如與剪力墻相連的框支柱，短肢墻，斜向布置的剪力墻等）剪切面積的取值不明確。?計算方法3剪彎剛度是在高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）附錄E.0.2中提供的層剛度比計算方法，適用于底部大空間大于1層的情況。附錄E.0.2規定：當底部大空間大于1層時，其轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比Ye，宜接近1，非抗震設
8、計時不應大于2，抗震設計時不應大于1.3。按以下公式計算：?Y?e=?1H2?2H1?同時規定當轉換層設置在3層及3層以上時，其樓層側向剛度不應小于上部樓層側向剛度的60%。以上公式綜合考慮了抗剪剛度和抗彎剛度層間側移量的影響，考慮了豎向構件的布置問題，可適用于梁式轉換層和絎架式轉換層結構。?總之，當Ye1時，結構的側移曲線屬于剪切形。此時轉換層上部結構抗側剛度小于下部抗側剛度，結構布置合理。當Ye1時，結構的側移曲線屬于彎曲形。此時轉換層上部結構抗側剛度大于下部抗側剛度，應控制Ye在合理范圍內，并采取有效結構措施，避免因上、下部結構豎向剛度差異大帶來抗震不利影響。本工程采用以上3種方法計算，
9、結果見表3。?從計算結果可以看出：采用3種方法計算層剛度比，其結果差別較大。如本工程采用方法2剪切剛度來計算轉換層上、下層剛度比，Y2不能滿足高規要求，因此在具體實際工程中對轉換層結構層側向剛度比計算須選用正確的計算方法。本工程在地上2層頂轉換，底部大空間層數為2層，按高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）附錄E.0.2規定，應采用剪彎剛度計算層剛度比。從上述結果可知本工程轉換層上下側向剛度比通過剪彎剛度計算的結果Ye1.3，滿足規范要求。?5 結語?隨著我國城市化進程的加快，城市用地愈加緊張，高層、超高層建筑在城市建設中逐漸普及，又由于我國部分城市是地震多發區，因此加強高層建筑的抗震研究顯得尤為重要。本文探討了梁式轉換層結構在高層建筑抗震設計中的應用，認為選擇合理的梁式轉換層結構布置和選用正確的梁式轉換層結構層側向剛度比計算方法是前提。?參考文獻?1高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）S.?2建筑抗震設計規范（GB50011-2001）S.?3唐興榮.高層建筑轉換層結構設計與施工M.北京：中國建筑工業出版社，2002.
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