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浅议高层建筑转换层构造设计【摘要】随着我经济的快速发展，人民对建筑物功能的要求也越来越全面化，这就要求现在的建筑增加空间的灵活性，其功能要求和机构受力要求也要相应发生改变，因而建筑转换层的设计变得尤为重要，本文结合工程实例，对高层结构转换层设计进行了分析。 【关键词】高层建筑；梁式转换层；结构设计 1 工程概况 该工程位于广州市荔湾区，由两座19层高塔楼及地下1层、地上8层的裙楼组成。工程主体结构为大底盘双塔结构，塔楼采用框架-核心筒结构体系。地质资料表明该工程场地主要为砂岩和砂质泥岩，场地整体稳定，场地类别为Ⅰ类，设计基本地震加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，基本风压为0.45kN/?，地面粗糙度为D类。 2 结构方案的确定 人防通道斜向穿越整个建筑物，特别是塔楼B的大部分核心筒和部分框架柱及裙楼框架柱均位于人防通道之内。由于沿核心筒方向人防通道宽度达14.6m，核心筒总重量480000kN，而人防部门要求改造后的人防通道净高不小于7m，并控制人防通道内落柱的数量和位置，因此，需要采用转换层进行结构转换。如何在满足人防使用要求的情况下，解决结构受力的可靠性和安全性成为本工程的一大关键。 虽然转换层位于嵌固层以下，可以不考虑地震和风荷载作用，但转换构件高度一方面受人防通道净高限制，另一方面受上部建筑层高限制，主体结构水平转换构件通道中部高度不得超过4300mm，通道边不得超过5300mm，给转换构件的设计带来困难。根据结构方案试算结果，采用普通大梁抬柱跨越人防通道可解决轴力相对较小的框架柱转换，而核心筒部分荷载和跨度太大，采用普通的梁式转换无法满足结构的局部和整体受力性能要求。 结合核心筒剪力墙纵横设置的特点，根据多次结构方案试算，采用高度为4300mm的箱形转换层可同时满足建筑、结构和人防部门的有关要求。箱形转换层肋梁布置与上部剪力墙一致，顶板和底板均为200mm，并在不影响人防通道使用部位布置4根落地柱，以减小箱形转换构件的跨度。人防通道侧墙厚度为600mm，箱形转换层与人行通道相交处肋梁加腋到5300mm。 3 计算分析 3.1 计算程序的选用 空间整体计算分析和截面设计采用中国建筑科学研究院开发的建筑结构分析设计程PKPM 系列的SATWE 程序，并用PKPM系列的PMSAP进行复核，同时将箱形转换层肋梁按墙板元离散为剪力墙验算肋梁的水平钢筋。对箱形转换层结构采用美国CSI公司开发的空间有限元分析程序SAP2000进行补充计算，并按《混凝土结构设计规范》（GB50010―2002）的深受弯构件抗剪计算公式验算肋梁的抗剪承载力。SATWE、PMSAP计算分析箱形转换层时将箱形梁按梁元模型离散的单肋梁后参与整体分析，箱形转换层作为一层考虑，未计入箱形转换层底板的作用。SAP2000分析时考虑箱形转换层顶板和底板面内变形和面外刚度的影响。为减少计算工作量，取箱形转换层周边一跨及上三层主体结构参与计算，并在相应柱、剪力墙上加载上部主体结构传来的轴力和轴力等效的线荷载。 3.2 计算结果分析 在重力荷载作用下，SAP2000 软件分析时，箱形转换层顶、底板基本表现为偏心受拉、偏心受压，与普通楼板受力有较大区别。 底板大部分区域为拉应力，在底板与落地柱、人行通道侧墙相交区域存在局部压应力区。X方向最大拉应力55.07kPa，Y方向肋梁跨度大，底板内产生的最大拉应力144.9kPa。 顶板在人行通道侧墙处、落地柱、与柱相连的肋梁部位出现局部压应力区，其余大部分区域为拉应力，X方向最大拉应力54kPa，Y方向最大拉应力86kPa。顶、底板拉应力均远小于C60混凝土抗拉强度，不会出现受力裂缝。 图1所示为箱形转换层底板X向应力分布图。图中深色区为受拉区，浅色区为受压区。考虑到转换构件的重要性，设计时顶板、底板配筋均参照转换层楼板双向通长配筋，加强为Φ14@100。 箱形转换层肋梁与普通转换梁受力形态有所区别。箱形转换层中KZL1～KZL4进行简要的内力对比分析，具体结果详表1。 图1 箱形转换层底板X 向应力分布图/kPa 3.2.1 箱形转换层考虑顶、底板参与整体受力，肋梁弯矩均明显减小，且中梁减小幅度比边梁KZL1大。这表明箱形转换梁的底板和顶板作为转换梁的翼缘参与整体受力作用明显，加上肋梁高度较大，顶板和底板就分担了相当部分弯矩。 3.2.2 从KZL1～KZL4支座剪力对比来看，箱形转换层考虑顶、底板参与整体受力对肋梁剪力的影响不如弯矩大，转换层剪力的传递应该更多通过肋梁而不是楼板来实现。 3.2.3 箱形转换层考虑顶、底板参与整体受力，肋梁支座剪力计算结果不一定比简化为梁元模型计算