住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构的优化设计

王贵福

（身份证号：1326231980****4015）

一、住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构的优化设计的重点

在竖向不规则高层建筑中，带有转换层的复杂结构逐渐成为一种满足建筑功能和审美要求的结构布局。同时,由于转换层结构都有自己的弱点,因此,《建筑抗震设计规范》和《钢筋混凝土高层建筑结构设计规范》进行严格的监督管理,尤其是高转换的结构更加严格的规定,由于垂直分力的整体结构不连续,造成结构上的负载不能传递给相应的下部结构,而是通过转换结构的内力重分布,并到较低的垂直分力的结构非常复杂,所以转换组件是相当重要的,保证转换结构正常工作和可靠和有效是结构设计的关键。

二、剪力墙结构设计及计算优化

（一）剪力墙结构设计方面的优化

1.在剪力墙结构中，剪力墙应沿主轴或其它方向双向布置，形成空间结构。抗震设计的剪力墙结构应避免剪力墙单向布置，使两个应力方向的抗侧刚度相互接近，从而具有更好的空间性能。为了充分利用剪力墙的承载力，减轻结构的重量，增加剪力墙结构的可用空间，不应将剪力墙布置得太密，使结构具有适当的侧移刚度。

2.剪力墙部分应该是简单和常规,剪力墙的垂直刚度应该统一,剪力墙的门窗开口应该上下对齐,排成一排,形成一个明确的墙肢和连系梁,应力分布规则,和当前常用的计算图更加一致,设计结果安全可靠。建议避免采用墙肢刚度差异较大的开孔设置。当剪力墙的孔布置出现错孔或错孔的叠加时，墙内钢筋应形成框架形式。

3.长剪力墙应划分成几个长度相对均匀的墙段，墙段之间应采用弱连接梁。各独立墙体截面总高度与截面高度之比不应小于2，以避免剪力墙的脆性剪切破坏。在抗震设计中，应避免在孔与墙之间或两个孔之间出现截面高度与厚度之比小于4的小肢墙。当小肢墙体截面高度小于墙体厚度的4倍时，应按框架柱进行设计，箍筋应按框架柱加密区要求进行完全加密。

4.剪力墙的特点是面内刚度和承载力大，而面外刚度和承载力相对较小。因此，应控制剪力墙平面外的弯矩，以保证剪力墙平面外的稳定。

（二）剪力墙结构计算方面的优化

1.楼层最小剪力系数的调整原则

在满足短肢剪力墙底部的第一振型地震倾覆力矩的底部结构总地震倾覆力矩的不超过40%的前提下,尽可能减少剪力墙布置,与大空间剪力墙布局为目标,使结构具有适当的横向刚度,减少地板剪切系数接近规范限制(不少于)。这样可以减少结构自重，有效减少地震作用的投入，降低工程造价。

2.楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则

规范中规定，在计算多地震作用下楼层间最大位移时，楼层间弯曲变形是主要的变形形式。如果把扭转变形计算在内，就不能扣除结构的整体弯曲变形。因此，对于高层建筑，应尽量减小扭转变形，但不应增加竖向构件的刚度，而应根据这些层间位移进行分析。

三、框支层结构优化设计

框架支撑(剪力墙结构的薄弱环节在框架支撑层中，因此加强其延性和提高抗震性能具有重要意义。

（一）增加墙量及刚度

建筑的功能需要一个大空间,也没有更多的楼层剪力墙可以集。因此,在不影响功能,需要添加一个地板上墙的形状)的四个角落中间缸,以增加墙的数量和刚度框架的支持。

（二）采用钢纤维混凝土，提高抗震性能

为了提高框架支撑层的抗震性能和延性，国内一些工程采用了钢筋混凝土结构和钢筋混凝土纵筋螺旋箍筋柱。框架支撑层的竖向构件包括墙和柱。采用钢纤维混凝土。1m3混凝土中钢纤维含量为80kg，可使抗拉强度设计值提高约35%，抗剪强度设计值提高约50%。除强度提高外，钢纤维混凝土与普通混凝土同时使用，无特殊结构措施。因此，它们可以被用来设计需要加强的部分，而不需要使用的部分可以被放弃，具有更大的灵活性。

四、转换层的优化设计

（一）特殊框支梁的设计

根据规范要求，转换层上部剪力墙应直接落在支撑主梁的框架上。最后，决定将该部位设计为等高线交叉框架支撑梁，满足规范要求。

（二）转换层楼板

根据规范的要求,地板的厚度不得小于180毫米,应当提供双层钢筋,和强化在每个方向上的比例不得少于0.25%,和强化地板应固定在侧梁或墙上。

（三）转换层设计中应注意的问题

1.需要保证大空间层有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过大的视差。在抗震设计中，应控制转换层上下两层刚度的变化率，使之尽可能接近1，不大于2。出于这个原因,落地剪力墙的比例可以控制,着陆墙的厚度可以增加,可以提高混凝土的强度级别,可以减少孔的大小,就可以形成和垂直和水平连接成一个圆柱体,和剪力墙的刚度可以添加到弥补空间层。

2.复杂受力构件的空间分析整体计算后，必须以框架支撑梁的上下两层作为计算单元进行有限元分析计算。框架支撑梁的截面尺寸由剪力控制。截面高度可为跨度的1/5 -1/7，必要时可加腋梁。施工过程中,应采取措施改善的整体力学性能框架支撑梁和上墙,扩大柱头框架的支持梁,直接进入顶部的框架支持梁,以解决框架的剪力传递支持梁。

3.高层建筑转换层位置高，不利于抗震。转换层位置应满足抗震设防烈度要求。为了保证结构的安全,剪力墙和框架支撑在地面地震作用下下降之前不应该进入屈服状态过渡层上的上层建筑,和大空间层的安全系数应大于上层建筑的上层。应严格控制柱端轴压比和抗剪强度。试验数据表明，转换层发生了变形，框架柱在大空间中的位移增大，因此框架柱的剪力远远大于计算值。因此，假定楼板刚度为无穷大，不能直接计算底部空间较大的楼板框架柱的内力。在抗震情况下，框架柱的轴压比控制在0.6以下。