带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计

  摘 要：随着社会的进步以及建筑事业的长效发展，越来越多的建筑也由高层建筑向超限高层方向发展，并且其建筑体形以及建筑功能的发展也越来越多丰富。与传统的高层建筑不同，超限高层建筑其无论是受力结构还是功能结构，其都存在着一定的差异，因此，做好建筑设计工作就尤为重要。基于此，本文对带主次梁转换层的超高层建筑结构设计进行了探讨。

  关键词：超限高层建筑；主次梁转层；结构设计

  高层建筑作为城市发展过程中最具代表性的一类建筑，在展现城市现代化以及综合实力方面发挥着非常积极的作用。尽管转换层可在较大程度上实现高层建筑结构不规则转换率的增加，实现传统高层建筑向超限高层建筑的发展，但是基于超限高层自身固有的特点，在对这类建筑设计时，往往需要一个非常合理的布局。

1  超限高层建筑结构选型与结构布置

1.1  超限高层建筑结构选型分析

  对超限高层建筑而言，由于其建筑楼层呈现出楼层上部较小而下部较大，因此，在对进行超限高层建筑结构选型时，宜采用框架剪力墙结构。一般来说，框架剪力墙结构主要应用于超限高层建筑中层，其主要作用为过渡，而对超限高层建筑的高层内力传递时，往往需要借助转换构建，传统的高层内力转换构件多数是以厚板为主，但是这类材料的转换传力路线质量较大、受力复杂且造价费用较高，所以，现阶段对于转换构件的选择主要是以主次梁转换为主。

1.2  超限高层建筑结构布置分析

  相比于厚板转换，主次梁转换的特点更加明显，不仅施工简单、受力明确，而且还可以满足建筑设施管线布置以及建筑功能的基本要求，对提升超限高层建筑功能性水平有着非常积极的意义。

2  超限高层转换层建筑结构分析

2.1  等效侧向刚度比控制策略

  对超限高层建筑而言，其转换层上部楼层的侧向刚度一般会低于其下部楼层的侧向刚度，这样设计的主要目的是为防止下部楼层由于变形成为整个建筑的薄弱环节或者薄弱层，并在此基础上保证建筑项目的整体性以及功能性，因此，在实际的设计过程中，做好建筑等效侧向刚度比控制工作就显得尤为重要。一般来说，侧向刚度不能低于建筑上层楼层的 70%，或者是满足上下三层侧向刚度平均值的 80%。对超限高层建筑侧向刚度比控制工作而言，要想对其等效侧向刚度比进行控制，应根据混凝土强度、剪力墙厚度以及混凝土强度等级等来确定，在对其下部楼层侧向刚度进行设计时，应严格按照符合高层建筑相关规范的要求，以主次梁转换层为界，结构下层与上层的等效侧向刚度比例基本为 1，而超限高层建筑物无抗震设计要求时，刚度比最低值为 0.5，有抗震设计要求时，刚度比最低值为 0.8。

2.2  剪力墙剪应力设置的基本要点分析

  在建筑工程建设过程中，剪力墙的剪应力结构设置大多是以工程项目的基数来确定。但是对超限高层建筑而言，在对其剪力墙剪应力进行设置时，转换层下剪力墙在常见地震状况下的水平剪应力为 0.025，转换层上层剪力墙剪应力为 0.017，以此来保证建筑结构在面对一般地震时，其剪力墙不至于发生剪切破坏。因此，在进行剪力墙剪应力设置时，可以根据弹性状态下水平地震作用增大系数方法来对转换结构进行设计，通过这种方法，可以通过转换层剪力墙最大剪应力进行确定，并以此为基础保证地震状态下剪力墙不会产生剪切破坏。

3  超限高层建筑结构转换层设计关键问题分析

  随着超限高层建筑规模的扩大，现阶段国家也颁布了诸多关于超限高层建筑相关规范。规范中指出，对已经确认为超限高层建筑项目工程的建筑，在进行主次梁转换层结构设计时，应将抗震措施考虑其中。基于这一点，在进行超限高层建筑结构转换层设计时，应做好以下四个方面的工作。

3.1  保证大空间底层裙房刚度

  由于超限高层建筑的对主次梁转换层刚度要求较高，因此，在进行超限高层建筑结构转换层设计时，应确保大空间低层裙房具有足够的刚度，并其严禁沿竖向刚度变化的差距较大。一般来说，转换层上一层结构的侧向刚度比不得大于其自身结构侧向刚度的 70%。按照相关标准规范中的具体要求，转换层上下结构构造的等效侧向刚度比应大于 1.0，但不得超过 1.3。在进行设计时，还应保证剪力墙有一定比例可以实体落地，以此来提升剪力墙的混凝土强度，除此之外，为了保证纵横墙形状可以形成一个简体，就必须要缩小洞口的尺寸。
3.2  提升转换层整体结构构造刚度条件

  在进行超限高层建筑转换层结构设计时，应严格按照规范中要求的结构设计规范进行设计，并对整个转换层平面楼板侧向刚度以及整体性进行强化，如果楼板为现浇混凝土楼板，则应保证其厚度为 200mm，并在浇筑过程中保证转换层结构中下两层设计结构平面内刚度。此外，在进行其结构布置设计时，应为左右对称结构，并在其相对薄弱的部位使用配筋或者增加楼板厚度，无论是哪种方式，其主要目的都为实现转换层整体结构构造刚度的提升。

3.3  合理的对框支及剪力墙转换层结构进行设计

  就框支及剪力墙转换层结构设计工作而言，其最为主要的工作为合理的对框支及剪力墙转换层以下竖直构造的配筋进行设计。在实际的设计中，应严格按照建设部相关规范进行设计，并以此为基础保证建筑整体构造的稳定性以及结构的抗倾覆能力，除此之外，还应保证建筑核心筒的内部结构楼板厚度至少为 150mm，并使用新型轻质材料结合双层双向配筋来进行围护构建，只有这样，才能从根本上降低地震时对建筑的影响。
3.4  做好超限高层建筑抗震设计工作

  对超限高层建筑抗震建筑抗震设计工作而言，在其实际的设计过程中，应严格按照《超限高层建筑的工程项目抗震设防的专门审查技术要点规范》（简称规范）中的要求，对超限高层建筑中的重力荷载能力代表值的比例值、地震产生基底剪力进行限定，并通过超限高层建筑地震中安全性模拟报告对建筑的抗震性能进行评估，结合评估的实际结果来对带主次梁转换层的超限高层建筑进行设计，只有这样，才能更好地保证超限高层建筑结构设计的整体性、安全性以及抗震性能。

4  结束语

  随着现代建筑技术的不断发展，在带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计过程中，不但要对其结构选型以及布置进行合理的选择，还应采取相应的措施妥善的解决在设计建造过程中产生的诸多问题，只有这样，才能真正的发挥出超限高层建筑的功能性以及稳定性，实现我国超限高层建筑的长效发展。

参考文献：

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[2] 季静 , 韩小雷 , 杨坤，等 . 带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计 [J]. 结构工程师 ,2005(2):1-4+16.