武汉天华嘉易建筑设计有限公司 湖北省 武汉市 430021
摘要：针对带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计，分析讨论对结构转换层的选择方案，结构布局与结构上的处理，根据实际工程对超限高层建筑结构上的设计进行分析总结。
关键字：结构转换层；高层建筑；设计
前言：该工程位于广州市，工程用地沿河流呈长条状延伸，施建高层的建筑面积为18196平方米，其中地表的占地面积为112500平方米，地下的占地面积为12955平方米。根据广州市规划局和高层开发商要求，本工程施建的高层主要以商业楼和住户楼为主，并且要求建设一定面积的办公楼。为了满足各方的要求，同时能够保障高层能够在最大程度上利用自然优势，建筑师经过讨论得出，采用45度倾斜布置，使住宅的窗、客厅能够面向河流，同时采光充足，环境优势得到放大。
一、工程概况
该项目高层设计为地下两层，地上五栋共有三十一层。地下一层为地下停车场，另一层为设备用房，设备用房主要集中控制高层内的各种电路设施。高层地上一层为商场，第二三层为办公楼，四层是会所，同时兼有转换层存在，楼层室内面积较大。五层至三十一层都是住宅楼。在三十一层内，一层至四层为框架剪力墙，在一般情况下，剪力墙的剪应力水平会根据不同项目的具体情况来定，超高层建筑的转换层之下的楼层剪力墙在的地震情况下是0.025，在转换层之上的楼层剪力墙剪力水平就会相对减少，一般为0.017。在这个高层四楼以上为住宅楼，住宅楼的墙体大部分没有落地，内力需要通过各种转换构件进行传递。但是由于住宅楼厚板的传输路线不清晰，并且如果这样设计，会造成施工成本大幅度增加，所以，该项目高层采用主次梁转换的设计方案。
在超限高层中，主次梁转换层受力明确，施工难度较小，同时，能节省一大部分的成本。在主次梁转化层受力相对较小的部分，可以适度的进行切开洞口，满足高层中不同专用线路与设施的布局要求[1]。主次梁转换层的层高约为5.7米，转换主梁截面是800mm×2500mm，转换层次梁截面是600mm×2200mm和800mm×2200mm。主次梁转换层的设计需要根据不同施工的具体项目进行制定，这样才能设计出稳定性强、安全性更高的超限高层建筑。
二、结构分析
（一）、超限高层建筑属于丙类建筑，它的抗震设防烈度规定为7度。根据我国中国建筑科学研究院工程部开发的SATWE和TAT的程序对抗震结构进行计算，得出结论表1~表2
在正常情况下，高层下部楼层的侧向刚度应该大于高层上部楼层的侧向刚度。高层下部的楼层所受压力大于高层上部，如果高层下部的侧向刚度小鱼高层上部，就会使下部楼层因过于薄弱而导致下部楼层变形。根据《新高》的相关规定，要求下部楼层的侧向刚度不能小于上部相邻楼层的70%[2]。在这个工程设计上，五楼的剪力墙厚度为200350mm，混凝土强度等级较高，为C40。所以对于五层以下的楼层，框架剪力墙的厚度为600mm,混凝土的强度等级高于转换层上部楼层，为C45。
自从全面实施《新高》《抗震》后，对超限高层更加强调概念设计。但仍有些工程会有一些不合规定的量化项目，针对这种情况，广州市对规定进行了细化，提出了楼层的侧向刚度由转换层间位移角比值进行控制。使高层的设计更加安全可靠，同时对于不合规定的量化进行严厉的审查监督，禁止由偷工减料的行为。
三、高层建筑转换层结构设计问题
根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的规定要求，这个工程建筑共有三十一层，属于超限高层，所以必须注意工程建筑的抗震能力，并且针对带有主次梁转换层的超限高层在结构设计上的抗震措施研究。
要保证转换层的有足够的刚度，同时注意避免转换层下部和上部楼层侧向刚度差距大，防止沿竖向刚度比过于悬殊。根据《新高》《抗震》的相关规定要求，在工程设计上，必须要考虑到高层建筑的抗震能力，做好高层相关的抗震设计，规定要求转换层下部楼层的侧向刚度不能小于转换层上部及相邻楼层的70%。《新高》规定，控制转换层上下结构等效侧向刚度比应大于1.0，同时要小于1.3。要保证在设计高层中结构布局中，有一定比例的剪力墙落地，增加剪力墙的厚度，提高剪力墙的剪力水平，提高混凝土的强度，使各项指标都能够达到规定的标准，确保高层的抗震能力强，安全性能高。
提高楼层的整体性结构设计和侧向刚度，加强转换层上下一层楼板的平面刚度。在楼房的结构布局设计上，应尽量采取左右对称的结构设计，同时，要加强楼层薄弱区的厚度，增加抗震能力。开放商在施工过程中，应注重钢筋和混凝土的使用的比例，可以利用混凝土浇筑钢筋，增加墙体的结实度，增加楼层的厚度与物理寿命。对于转换层上下部的楼层，通过调整剪力墙的布局，使楼层避免由于使用的年限久导致在各种外力作用下发生扭转。
对于超限高层的设计，要规范对地震基底剪力水平和重力荷载代表值之间的比例，严格控制结构层间在风荷载和地震的压力下发生位移偏角[3]。要控制转换层下部楼层的剪力墙及部分剪力墙的厚度和承重能力。
根据《高规》计算的结构抗倾覆和整体的稳定性，适当地加强框架剪力墙及转换层下部楼层的侧向刚度，提高配筋率，增强楼层的结构整体性与稳定性，对于楼层的核心部分，应增加楼板的厚度，同时采取双向双层配筋。对于超限高层的围护材料，可以采取新型材质，主要是轻质材质，有利于减轻楼房自身的重度。
（五）、根据《工程场地地震安全性评价报告》所得出的人工合成地震波加速度和两个典型的地震波加速度，对超限高层建筑进行结构弹性的分析，如表1和表2所示，根据SATWE和TAT的程序对该工程的结构自振周期和扭转进行计算，增加建筑的强度与耐久性。
结语：针对现实工程，对带有主次梁转换层的超限高层建筑进行结构上的分析。不仅要考虑高层的地理位置和结构布局，同时要注意高层的安全性和耐久性，做好高层的抗震设计，提高高层的刚度和配筋率，做好不同楼层剪力墙剪力水平的比例，防止差距过于悬殊。合理布局，优化高层结构，做到在保证安全性抗震性的同时，减少施工成本，获得更多的社会效益。
参考文献：
[1]陆钧衡,带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计[J],城市建设理论研究,2015,5(33)
[2]刘伟,带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计关键性技术[J],建筑工程技术与设计,2016(7)
[3]罗嘉骏,探索超限高层建筑主次梁转换层结构的设计[J],建材与装饰,2016(41)
[4]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2010
论文作者:王志磊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/11
标签：楼层论文; 高层论文; 刚度论文; 主次论文; 结构论文; 高层建筑论文; 剪力墙论文; 《防护工程》2017年第5期论文;