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張國(guó)印，來(lái)武清，宋祥林，曹復(fù)興

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

[摘要]由于使用功能的要求，建筑下部樓層大開(kāi)間作為車庫(kù)及商業(yè)使用，上部樓層作為普通住宅房間，越來(lái)越多的建筑采用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件中斷不連續(xù)，造成豎向力在轉(zhuǎn)換層通過(guò)水平轉(zhuǎn)換梁導(dǎo)荷進(jìn)行傳遞，使得結(jié)構(gòu)受力形式變得復(fù)雜。本文以某高層商住樓設(shè)計(jì)為例，重點(diǎn)介紹了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置方式、整體計(jì)算結(jié)果分析以及針對(duì)轉(zhuǎn)換層上下高度協(xié)調(diào)采用的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施等，并提出了幾點(diǎn)設(shè)計(jì)，供同類工程進(jìn)行設(shè)計(jì)參考。

 [關(guān)鍵詞]轉(zhuǎn)換；分析；設(shè)計(jì)；參考  [中圖分類號(hào)]TU973+．14 

1  工程概況

 本工程位于重慶市，地下2層，地上31層，總建筑面積8萬(wàn)m2，由AB雙塔住宅及5層商業(yè)裙房組成。為便于結(jié)構(gòu)整體計(jì)算以及考慮地下防水處理（地下水標(biāo)高為地下室負(fù)一層樓面位置），地下兩層結(jié)構(gòu)不設(shè)縫形成一個(gè)大底盤(pán)，結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)置在地下室頂板標(biāo)高。地上部分根據(jù)結(jié)構(gòu)平面尺寸及建筑功能設(shè)置兩道結(jié)構(gòu)縫。下部7層（含地下室2層）為車庫(kù)、商業(yè)及設(shè)備用房功能，建筑需要大空間設(shè)置，上部塔樓為普通住宅，結(jié)構(gòu)體系采用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式（轉(zhuǎn)換層為7層樓面標(biāo)高）。建筑立面效果見(jiàn)圖1。

 工程設(shè)防類為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類），抗震設(shè)防烈度為6度，建筑場(chǎng)地類別Ⅱ類，基本風(fēng)壓0. 40kN/m2。結(jié)構(gòu)形式為部分框支剪力墻，嵌固端以上結(jié)構(gòu)高度98m�？拐鸬燃�(jí)：框支框架為2級(jí)，底部加強(qiáng)剪力墻為2級(jí)，非加強(qiáng)區(qū)為3級(jí)。由于轉(zhuǎn)換層為第7層建筑樓面，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( JGJ 3-2010)第10.2.6條規(guī)定本工程屬于高位轉(zhuǎn)換，底部加強(qiáng)區(qū)框支框架抗震等級(jí)為l級(jí)、剪力墻為1級(jí)�；�礎(chǔ)采用機(jī)械成孔灌注樁（同時(shí)考慮水浮力抗拔作用）以及抗浮底板設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化砂巖。

2  結(jié)構(gòu)體系布置

 本工程A、B兩棟塔樓結(jié)構(gòu)布置及受力形式相似，選擇其中A棟塔樓（建筑剖面見(jiàn)圖2）為例進(jìn)行工程說(shuō)明及計(jì)算結(jié)果分析。裙房的柱、墻布置綜合考慮車位、商業(yè)的使用功能等，除電梯井、樓梯間、水電井等剪力墻因建筑功能需求全部直接落地，其余只有少數(shù)墻肢落地或部分落地。為更好地滿足規(guī)范對(duì)于落地墻肢距離要求以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)整體計(jì)算指標(biāo)，采取在平面四周轉(zhuǎn)角或中部增加一些非落地加厚剪力墻（僅裙房下部幾層設(shè)置）。下部裙房樓層考慮超市及商業(yè)隔間非固定隔墻影響，結(jié)構(gòu)采用井字梁板布置方式，同時(shí)樓板鋼筋雙層雙向拉通設(shè)置，板厚120mm(地下室一層樓板作為嵌固端，板厚180mm)，梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。轉(zhuǎn)換層采用框支梁及框支次梁轉(zhuǎn)換方式，樓板厚度180mm，梁板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45。結(jié)合建筑立面效果、轉(zhuǎn)換梁跨度、上部樓層荷載以及框支梁上部剪力墻翼墻長(zhǎng)度（翼墻長(zhǎng)度500mm~ 800mm不等）等因素，框支梁截面寬度500mm~ 800mm，高度為1800mm，框支次梁截面寬度400mm~600mm，高度1200mm~1500mm。對(duì)于剪力墻與下部框支梁（或框支次梁）出現(xiàn)偏心的情況，框支梁（或框支次梁）配筋滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的前提下，腰部抗扭鋼筋增大10%~15%便于更好地提供偏心抗扭作用。對(duì)于部分剪力墻未完全作用在框支梁（或框支次梁）上面的情況，結(jié)構(gòu)采用斜向設(shè)置框支次梁同時(shí)梁間加腋處理（見(jiàn)圖3），加腋段側(cè)面腰筋、變形箍筋規(guī)格同此跨框支梁。

為保證轉(zhuǎn)換層與上部?jī)蓪蛹袅�墻肢變形協(xié)調(diào)，轉(zhuǎn)換層上部?jī)蓪蛹袅�墻加�?50mm（與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)）同時(shí)上兩層結(jié)構(gòu)梁板混凝土采用C45高標(biāo)號(hào)混凝土，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)整體平順變形的效果�？紤]到高標(biāo)號(hào)混凝土水化熱以及裙房平面超長(zhǎng)等問(wèn)題，全樓混凝土均摻加抗?jié)B防收縮微膨脹劑(限制膨脹率0. 03%)。建筑在轉(zhuǎn)換層有較多衛(wèi)生間(降板400mm)、陽(yáng)臺(tái)（降板100mm）、廚房（降板50mm）等降標(biāo)高要求的房間布置，為避免出現(xiàn)樓板不等高以便轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)更好地傳力，本工程采用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)板整體降板400mm方式，管線預(yù)埋在降板區(qū)域內(nèi)，低于建筑標(biāo)高的結(jié)構(gòu)板采用輕質(zhì)混凝土回填（混凝土容重≤12kN/m3），解決了結(jié)構(gòu)板不連續(xù)傳力帶來(lái)的不利影響，同時(shí)避免了過(guò)多的水電管線暴露在轉(zhuǎn)換層下部商業(yè)空間內(nèi)，觀感效果良好。轉(zhuǎn)換層樓層在不影響建筑外立面的外圍柱跨內(nèi)設(shè)置柱間混凝土斜撐（見(jiàn)圖4），通過(guò)后續(xù)計(jì)算設(shè)置柱間斜撐對(duì)于提高結(jié)構(gòu)的整體受力性能起到了輔助作用。圖5為轉(zhuǎn)換層平面布置，標(biāo)準(zhǔn)層平面布置見(jiàn)圖6。

3  整體計(jì)算結(jié)果分析

 本工程主要采用PKPM2010 V2.1版進(jìn)行整體計(jì)算分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( JGJ 3-2010)第5.1.12條規(guī)定復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行整體計(jì)算，A棟結(jié)構(gòu)采用了SAP2000V16.1.0版本進(jìn)行結(jié)構(gòu)對(duì)比復(fù)核分析。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型見(jiàn)圖7。按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( JGJ 3-2010)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB 50011-2010)以及《重慶市高層建筑工程結(jié)構(gòu)抗震基本參數(shù)表（2010年版）》等相關(guān)條文內(nèi)容控制和調(diào)整結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算指標(biāo)，整體計(jì)算結(jié)果如表1—表4所示。

 根據(jù)表格可以看出，整體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范、規(guī)程等的要求。下部裙房與上部塔樓質(zhì)量中心和剛度中心偏差不大（控制在15%之內(nèi)）。轉(zhuǎn)換層柱間混凝土斜撐設(shè)置及轉(zhuǎn)換層上兩層墻肢加厚、混凝土標(biāo)號(hào)提高對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體受力起到有利作用。

4轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建議

 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力相對(duì)復(fù)雜，為更好地滿足整體結(jié)構(gòu)計(jì)算指標(biāo)要求以及良好的整體受力性能，在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采取以下處理措施：

 1)下部樓層建筑因大開(kāi)間需求，塔樓的落地剪力墻較少，為滿足結(jié)構(gòu)整體剛度以及墻間距要求，可以在裙房填充墻位置（轉(zhuǎn)角填充墻或內(nèi)部建筑隔墻）增加非落地鋼筋混凝土墻，同時(shí)不影響建筑功能的柱距內(nèi)增加斜向混凝土支撐，有利于平衡框支柱之間的受力。

 2)轉(zhuǎn)換梁布置盡量做到一次傳力，最多不超過(guò)二次傳力，當(dāng)上部塔樓豎向構(gòu)件通過(guò)轉(zhuǎn)換次梁傳遞至轉(zhuǎn)換主梁時(shí)，為防止豎向力過(guò)大造成轉(zhuǎn)換次梁鋼筋支座位置出現(xiàn)拉脫情況，轉(zhuǎn)換次梁鋼筋錨固需要加強(qiáng)處理：轉(zhuǎn)換次梁上部縱筋應(yīng)伸至對(duì)邊轉(zhuǎn)換主梁縱筋內(nèi)側(cè)然后向下彎錨至主梁底部；下部縱筋應(yīng)伸至上部縱筋內(nèi)側(cè)然后向上彎錨不小于15d。

 3)由于存在剛度突變以及傳力中斷，轉(zhuǎn)換層及其上部1至2層剪力墻容易出現(xiàn)變形不協(xié)調(diào)情況，為更好地解決協(xié)調(diào)變形問(wèn)題，上部1至2層剪力墻采用加厚220mm~ 300mm進(jìn)行過(guò)渡處理。

 4)針對(duì)地下水位偏高時(shí)為便于防水處理不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，整體結(jié)構(gòu)形成大底盤(pán)多塔樓形式，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)需要考慮水浮力對(duì)整體穩(wěn)定的影響。

 5)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)柱墻及梁板尺寸較大，有些情況存在結(jié)構(gòu)平面超長(zhǎng)情況，為解決水化熱以及平面超長(zhǎng)收縮變形等問(wèn)題，混凝土中可摻加抗裂微膨脹劑同時(shí)施工過(guò)程中需要加強(qiáng)振搗養(yǎng)護(hù)。

 6)轉(zhuǎn)換層梁板及框支柱配筋較大、鋼筋較密，設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量不出現(xiàn)超過(guò)兩方向梁相交于同一柱節(jié)點(diǎn)情況，設(shè)計(jì)圖紙和施工過(guò)程嚴(yán)格注明梁體下部支撐及起反拱等情況，同時(shí)結(jié)構(gòu)圖定位穿梁管線防止后續(xù)出現(xiàn)敲打結(jié)構(gòu)梁損傷原有構(gòu)件的情況。

5  結(jié)語(yǔ)

 建筑功能要求越來(lái)越多，對(duì)于結(jié)構(gòu)體系選型及柱墻梁板布置提出了更高要求，越來(lái)越多的建筑采用整體或局部轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式，給結(jié)構(gòu)的整體受力性能帶來(lái)了很大影響。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜，本文以某轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為例，對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)等進(jìn)行了簡(jiǎn)述，為同類工程設(shè)計(jì)提供參考。