高層商住樓框支—剪力墻結構轉換層優化設計

尹小柳

【摘要】本文對剪力墻結構轉換層的優化設計進行了介紹，主要介紹了建筑結構設計的概念設計、結構的選取、抗震設防等級的確定、建筑結構的安置、建筑結構空間整體的分析及轉換層的布局等。在發生地震時，必須嚴格控制建筑結構出現的位移量和旋轉效應，保證建筑結構格局的合理性。

【關鍵詞】高層商住樓；框支剪力墻結構；轉換層優化設計

1、建筑框支剪力墻結構設計的優化

在框支剪力墻結構設計中，剪力墻常常是沿著軸向方向或某一角度雙向布局的，這樣便形成了三維結構；剪力墻結構抗震功能的設計，應該做到有效防止單方向剪力墻結構的布局，最好采用兩個相向方向作用力的相互作用，這樣保證剪力墻結構在受力方向上保持的同等、一致，充分展現剪力墻結構良好的空間立體工作機能。建筑剪力墻結構的抗側剛度及所承受的作用力相對較大，能夠讓剪力墻結構充分發揮自身的能力，使結構自身重力降低，相應增大了可用空間，墻體應保持布置的合理性，這樣才能保證建筑剪力墻結構側向剛度的適合。

剪力墻結構的墻肢解面應保持整齊、有序，垂直方向應保持著均勻的彈性變形剛度，剪力墻結構的洞孔應保證同方向對齊，規則的分布，這樣才能有效的形成清晰地墻體結構，保證作用力分布均勻、有序，同時可以和目前大多數的計算圖紙相吻合，設計的結果安全準確。避免在彈性變形剛度較大的墻體處設置洞口，若剪力墻的洞口設置在上述位置，則墻體配筋按框架結構進行設計。

對于長肢剪力墻（墻肢長度超過8米時）應該設置結構洞。把長肢墻分成短肢墻，每段墻段之間采用連梁進行連接，每個單獨墻段的總高度和其截面總高度的比應大于2，從而防止了剪力墻架構出現脆性的破壞。剪力墻結構的抗震設計過程中，應該錯開洞孔和墻體邊附近，或在相鄰洞孔之間形成一個符合基本規格的小墻肢，剪力墻的墻肢截面高度hw與厚度bw之比不大于4時，宜按框架柱進行截面設計。

剪力墻結構的主要特點就是墻體表面及內部彈性變形剛度承載作用力大，而墻體表面外的承載作用力相對較小，這就需要對剪力墻結構外側的彎距進行控制，確保剪力墻結構表面的穩定性。若剪力墻結構的墻肢和其表面外側的連梁連接時，應采取必要的措施減輕連梁端部作用力對墻體的影響。

2、框支剪力墻結構計算的優化

在對剪力墻結構進行設計過程中，應嚴格依據相關規范全面考慮結構設計的合理性，例如剪力墻結構的彈性變形剛度應保持相對較小的值。在保障了樓層最大程度樓層間距和層間唯一的基礎上，以嚴格確定樓層之間的最小剪力系數為方向，使計算結構的準確性無限的接近。

3、樓層間最小剪力系數的優化

在符合短肢剪力墻結構承擔的由地震引起底部傾覆力矩不足建筑結構整體的40%時，最大限度避免對墻體的布置，以大面積的剪力墻結構布局為方向，保證建筑結構具有合適的側向彈性變形剛度，保障樓層之間的最小剪力系數和規范值相接近。如此才能降低建筑結構自身重量，減輕地震帶來的破壞力，為工程成本有效的降低。

4、高層商住樓框支層結構的優化設計

在建筑剪力墻結構的設計過程中商住樓的框支層是設計最薄弱的部位。因此強化它的抗變形能力，提高其在地震過程中的抗震能力十分重要。我們可以從以下幾方面進行討論。

4.1 框支層中框支梁的優化設計

對于設計要求而言轉換層上的剪力墻結構應直接在框支梁上設置，然而轉換層對應的軸網往很難形成一致，在實施過程中很難完成。針對這種情況我們可以將傳統的設計理念框支梁直立設計形式改變成交叉設計形式，如此可以簡單的滿足設計規范的要求。

4.2 框支層中框支梁的構建和計算

框支梁（轉換梁）受力復雜，宜在結構整體計算后，按有限元方法進行詳細分析，由于框支梁與上部墻體的混凝土強度等級及厚度不同，豎向應力在柱上方集中，并產生大的水平拉應力，詳細分析結果說明，框支梁一般為偏心受拉構件，并承受較大的剪力。當加大框支梁的剛度時，能有效地減少墻體的拉應力。偏心受拉的框支梁，其支座上部縱筋至少應有50%沿梁全長貫通，下部縱筋應全部直通到柱內框支梁不宜開洞。若需要開洞時，洞口位置宜遠離框支柱邊，以減小開洞部位上下弦桿的內力值。上下弦桿應加強抗剪配筋，開洞部位應配置加強筋，或用型鋼加強。

5、高層商住樓剪力墻結構轉換層的優化設計

在對高層商住樓剪力墻結構轉換層進行設計過程中，必須確保建筑內空間有足夠的彈性變形剛度，避免縱向彈性變形及剛度變化量過大。在設計剪力墻結構轉換層的抗震性能時，要準確把握轉化層兩層之間的彈性變形剛度變化度，讓其盡量貼近1值，最大誤差不得超過2。所以可以對剪力墻結構的接地部分進行控制，增加剪力墻結構接地部分的厚度，提高混凝土強度等級，減小洞孔的直徑，在縱橫角度上保證轉換層形成立體筒狀，這樣還可以輔助剪力墻結構的承重能力，提升空間層的彈性變形剛度。

針對特殊的受力結構，在對其進行整體分析計算后，必須要以框支梁兩層之間作為研究對象，展開有效的整體計算。框支梁的截面面積應由剪力的大小決定，框支梁的截面高度控制在跨度的一半或略小即可，若工作需要可加入腋梁進行控制。在構建過程中要采用一定的對策。增大框支梁和墻體受力情況整體性能，減輕框支梁受到的剪力作用效果。

對于高層商住樓較高位置轉換層抗震效果不是很明顯，轉換層抗震設防要符合相關的規定。為確保建筑的穩定安全，保證受到地震發生時作用到剪力墻結構晚于裝換層上部結構，必須保證建筑空間的安全度高于轉換層上層。嚴格對框支柱的軸壓比和梁端的抗剪力度進行控制。實際設計過程中可以清楚發現，轉換層的樓板出現形變，建筑空間的框支柱的位移發生變化，且變化位移增加，進而讓框支柱所受剪力的作用效果較理論計算所得數據要大。所以底層建筑空間框支柱的承受力不可以直接利用樓板彈性變形剛度無窮大的假設計算數據，在進行抗震性能檢測匯總，框支柱的軸壓比要小于0.6，箍筋間距≤100mm，這樣才能增大框支柱的抗變形能力。

6、結束語

高層商住樓結構縱向架構受力的不均勻，就會造成建筑結構內部傳力不對等的現象。本文就對高層商住樓框支-剪力墻結構轉換層優化設計進行了簡單的分析，對剪力墻結構、轉換層均作了簡單的介紹，希望本文可以給剪力墻結構設計人員帶來幫助。