序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計

Abstract: for the high-rise buildings set convert layer, be reasonable choice conversion layers forms, in the structure is decorated, through to the main component in the design to strengthen, so as to increase the safety of the structure. This article from the conversion layers of the concept of structure, this paper introduces the main structures conversion layers and design principles, mainly discussed the conversion layers structure design in the problem that should notice.

Keywords: high building; Conversion layers; Structure design

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

近年來,國內(nèi)外高層建筑發(fā)展迅速,其建筑向著體型復(fù)雜,功能各樣的綜合性方向發(fā)展。較常見的形式：下部為大開問的商業(yè)場所，希望有較大的自由的靈活的空間，以便滿足公共使用需求。上部為小開間的民用住宅，較多的墻體分隔空間，從而滿足住宅戶型的需要。為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層。于是帶轉(zhuǎn)換層的建筑結(jié)構(gòu)孕育而生,并在近年來得到較為廣泛的應(yīng)用。

一、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念

建筑物樓層的上部與下部因平面使用功能不同，該樓層上部與下部需采用不同結(jié)構(gòu)類型，為了實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)布置，就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)計水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

二、轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式

1.梁式轉(zhuǎn)換層

梁式轉(zhuǎn)換層的傳力直接、明確，傳力途徑清楚。跨度較大且承托層數(shù)較多時，采用較大的截面高度為1. 6~4. 0 m?？缍容^小及承托層數(shù)少時，采用0. 9~1. 4 m較小的截面高度。施工方便且構(gòu)造簡單，工作可靠，轉(zhuǎn)換梁受力性能好，結(jié)構(gòu)計算也相對容易。目前，在高層建筑中實現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式是粱式轉(zhuǎn)換。

2.桁架式轉(zhuǎn)換層

桁架式轉(zhuǎn)換層傳力明確、傳力途徑清楚。其節(jié)間可采用輕質(zhì)建筑材料填充，有利于減輕結(jié)構(gòu)自重，同時抗側(cè)力剛度比轉(zhuǎn)換梁小，地震反應(yīng)要比梁式轉(zhuǎn)換的高層建筑小得多。但構(gòu)造和施工復(fù)雜，且轉(zhuǎn)換桁架使充分利用該轉(zhuǎn)換層空間成為可能.，為開洞與設(shè)置管道具備了很大靈活性的位置和大小的條件。也從施工工程中得知，轉(zhuǎn)換桁架其混凝土用量比、鋼材的采用比轉(zhuǎn)換梁節(jié)約成本些。

3,板式轉(zhuǎn)換層

板式轉(zhuǎn)換層傳力不清楚，受力復(fù)雜，相鄰上、下層受很大作用力。從抗剪和抗沖切角度考慮，容易在地震作用下反應(yīng)強烈。一般板厚度有在2. 至2. 8 米區(qū)間，且結(jié)構(gòu)計算困難。施工中，上部結(jié)構(gòu)布置不便，造成混凝土用量大。也由于本身受力很大，增大了下部垂直構(gòu)件的承載力設(shè)計要求，故板必須三向配筋。

三、轉(zhuǎn)換層設(shè)計原則

1.轉(zhuǎn)換層的豎向布置

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置；也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層，且自身的這個空間既可作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。轉(zhuǎn)換層位置超過上述規(guī)定時，應(yīng)作專門研究并采取有效措施。

2.轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置

研究得出，底部轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變越大，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變就越加?。淮送?，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或簡體易出現(xiàn)受彎裂縫，從而使框支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附近的墻體易于破壞。總之，轉(zhuǎn)換層位置越高對抗震越不利。

底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗和研究結(jié)果，轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)以及厚板等形式。由于轉(zhuǎn)換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設(shè)計時采用，對于大空間地下室，因周圍有約束作用，地震反應(yīng)小于地面以上的框支結(jié)構(gòu)，故7，8度抗震設(shè)計時的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。

3.轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計

為保證設(shè)計的安全性，規(guī)定部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜按高規(guī)規(guī)定提高一級采用，提高其抗震構(gòu)造措施，而對于底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心簡結(jié)構(gòu)和為密柱框架的簡中簡結(jié)構(gòu)的抗震等級不必提高。對轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用的計算內(nèi)力需調(diào)整增大；8度抗震設(shè)計時，還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。

四、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

1.與建筑專業(yè)的相配合

為了滿足建筑的需要，因此高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式的選擇必須與建筑相互配合。一是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式的選擇應(yīng)與建筑外觀相結(jié)合，如巨型框架、拱式轉(zhuǎn)換等型式不僅具有良好的受力性能，而且能滿足該類型建筑外觀的要求；二是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)必須服從于建筑功能的實現(xiàn)，實際工程中常常將設(shè)備層兼作轉(zhuǎn)換層，此時轉(zhuǎn)換層中要有足夠的空間讓設(shè)備管道通過，當洞口尺寸超出開孔梁允許范圍時，宜用實腹或空腹桁架代替梁式轉(zhuǎn)換。

2.宜低位轉(zhuǎn)換,盡量避免高位轉(zhuǎn)換

設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑屬復(fù)雜的高層建筑,其結(jié)構(gòu)豎向剛度存在一定程度的突變,且轉(zhuǎn)換層上下附近的剛度、變位和內(nèi)力都會發(fā)生突變,易形成薄弱層,對抗震不利。所以,設(shè)置轉(zhuǎn)換層應(yīng)堅持轉(zhuǎn)換層位置宜低不宜高的觀點。盡量降低轉(zhuǎn)換層的層位,尤其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計,宜避免高位轉(zhuǎn)換,三層以下為宜,一般不超過六層。

3.上下軸網(wǎng)力求部分對齊不錯位

如果結(jié)構(gòu)上部、下部的軸網(wǎng)全部錯位,則轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可能只得采用厚板式,厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是所有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中缺點最多的一種形式。不僅受力不好,設(shè)計難度高,施工困難,而且極不經(jīng)濟。為避免采用厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),盡可能采用梁板式或其他形式的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu),其必要條件就是上下軸網(wǎng)部分對齊,軸網(wǎng)對齊的比例越高,轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計就越簡單容易,結(jié)構(gòu)受力更明確,經(jīng)濟效果更好,這方面有賴于結(jié)構(gòu)與建筑方案的密切配合和協(xié)調(diào)。

4.框支柱、剪力墻的合理布置

設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑,不論采用何種結(jié)構(gòu)體系,都必須保證部分剪力墻直接落地;轉(zhuǎn)換層下面的框支柱的柱距疏密均勻,框支柱與剪力墻(通常是核心筒)的距離位不宜太大(控制在12m以下)。轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻應(yīng)采用大開間布置。強化下部,保證下部大空間結(jié)構(gòu)有足夠的剛度、強度、延性和抗震能力。轉(zhuǎn)換層的平面須比軸規(guī)則,保證轉(zhuǎn)換大梁的剛度和出平面外的穩(wěn)定性。

5.轉(zhuǎn)換大梁的設(shè)置

由于短肢剪力墻與框架柱的對應(yīng)關(guān)系,相應(yīng)短肢墻下的轉(zhuǎn)換梁實際僅承受了位于框架柱以外的短肢墻引起的內(nèi)力,大部分內(nèi)力已直接傳給了框架柱,僅兩端突出框架柱外的短肢墻引起的剪力相對較大。因此,須采取在轉(zhuǎn)換梁兩端加腋的辦法,以抵抗其剪力,這樣不僅達到結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,亦使轉(zhuǎn)換層的有效空間得到保證。

6.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度的合理選擇

在進行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，存在著轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度合理值的問題。當轉(zhuǎn)換層剛度過大時，一方面引起地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)豎向剛度的突然增大，使轉(zhuǎn)換層上下層處于更加不利的受力狀態(tài)，另一方面材料用量增加，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性不合理。當轉(zhuǎn)換層剛度過小時，上部框支部分的豎向構(gòu)件與其它豎向構(gòu)件之間可能出現(xiàn)較大的沉降差，從而在上部結(jié)構(gòu)中與該部分豎向構(gòu)件相連的水平構(gòu)件中產(chǎn)生明顯的次應(yīng)力，導(dǎo)致其配筋增加。

五、結(jié)語

現(xiàn)代高層建筑經(jīng)常是集吃、住、辦公、娛樂、購物、停車為一體的綜合建筑，轉(zhuǎn)換層的普遍運用，在對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時須根據(jù)工程本身特點和驗算中受力狀態(tài)的不明確等因素，選擇科學(xué)合理的設(shè)計方案，確保方案設(shè)計的全面性、科學(xué)性，減少施工的風(fēng)險和難度。從而不但可節(jié)約建設(shè)投資、減少能源消耗、達到建筑面積的最高利用率，而且為人們提供更方便、省時的生活環(huán)境和工作條件，適應(yīng)現(xiàn)代社會高效率、快節(jié)奏的生活。

參考文獻：

[1] 沈蒲生．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[M]．中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2] 吳秀水，王翠坤．建筑結(jié)構(gòu)層剛度中心的計算[J]．建筑科學(xué)，2006.

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關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)體系。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

1、水平荷載度是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素

高層建筑的樓面使用荷載以及自身的重量在豎向的構(gòu)件中引起的彎矩和軸力的數(shù)值，是與高層建筑物本身的高度成正比的。但是高層建筑物的水平荷載對高層建筑的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的傾覆力矩，和由于此在豎向的構(gòu)建中所引起的軸力，和高層建筑物的高度二次方是成正比的關(guān)系。另外，對于一定高度的建筑物來說，豎向的荷載基本是一個固定的數(shù)值，但是其水平荷載的地震和風(fēng)荷載的作用，數(shù)值卻是隨著結(jié)構(gòu)動力特性的不同而會產(chǎn)生一定幅度的變化。

2、軸向的變形情況不能忽略

在高層建筑的過程中，豎向荷載的數(shù)值通常都是很大的，并且能夠在柱中引起較大程度的軸向變形，從而就會影響連續(xù)梁彎矩，就會產(chǎn)生連續(xù)梁中間支座位置的負彎矩值減小的后果，同時又會使得端支座的負彎矩值和跨中正彎矩值增加，同時還會對預(yù)制構(gòu)建的下料長度產(chǎn)生一定的影響，折舊要求要根據(jù)軸向的變形計算值，對應(yīng)該下料的長度做出相應(yīng)的調(diào)整。另外，還會影響構(gòu)建的側(cè)移和剪力，而與構(gòu)件的豎向變形相比較考慮，就會得出較為不安全的結(jié)果。

3、結(jié)構(gòu)側(cè)移成為關(guān)鍵因素

與多層建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)側(cè)移已經(jīng)成為了主要的控制指標，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵性的因素。隨著樓房層數(shù)、高度的逐漸增加，水平的荷載結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形就會得到迅速的增大，因此，在水平荷載的作用下，結(jié)構(gòu)側(cè)移應(yīng)該被控制在一定的限度范圍之內(nèi)。

4、結(jié)構(gòu)延性是高層建筑的重要設(shè)計指標

與較低樓房的建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計則更柔一些，如果在地震中，其變形需要更大一些。因此為了能夠使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后還能夠保持具有強勁的變形能力，避免高層檢出出現(xiàn)倒塌的情況，就需要在構(gòu)造上采取特別的且適當?shù)拇胧员ＷC高層建筑的結(jié)構(gòu)能夠具有足夠的延性。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系

高層建筑結(jié)構(gòu)從出現(xiàn)發(fā)展到現(xiàn)在，隨著不同結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，建筑形式相繼呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)狀態(tài)。從結(jié)構(gòu)的角度來看待高層建筑的話，桿狀是高層建筑結(jié)構(gòu)形式的基本特點，相比起豎向荷載，水平荷載成為了高層建筑結(jié)構(gòu)的控制因素，高層建筑結(jié)構(gòu)的底部在水平荷載的壓力下，其彎矩和剪力都表現(xiàn)為最大，這就要求高層建筑結(jié)構(gòu)要有很強的抗側(cè)移和抗傾覆能力，設(shè)計的基本概念也就因此而成為對建筑形體、剛度、延性還有結(jié)構(gòu)體系的合理正確的要求。高層建筑選擇結(jié)構(gòu)體系的決定因素通常是建筑物自身的高度和空間，不同的結(jié)構(gòu)體系因為剛度、強度、結(jié)構(gòu)樣式都不盡相同，在進行設(shè)計時所適合的高度和空間也會不同。

高層建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件包括板、梁、柱、框架、衍架、網(wǎng)架、拱、殼體、墻，還有索，板的高度大于厚度，承受的是垂直于板面的荷載，梁是截面小于跨度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，柱是線性構(gòu)件，框架既能承受豎向荷載，同時也能承受水平荷載，衍架是具有三角形區(qū)格的平面或者是空間的承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，網(wǎng)架是通過節(jié)點按照一定的網(wǎng)格形式連接多根桿件而形成的空間結(jié)構(gòu)，拱式平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件，殼體是曲面形的構(gòu)件，墻是豎向構(gòu)件，承受的是平行于墻面方向的荷載，索是以柔性受拉鋼索形成的構(gòu)件。

高層建筑結(jié)構(gòu)體系有鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和一種混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)體系，也就是鋼性連接的柱梁體系，但是這種結(jié)構(gòu)體系的有效性只限于中層建筑結(jié)構(gòu)，框架剪力衍架結(jié)構(gòu)體系，既有框架，又有剪力衍架的一種結(jié)構(gòu)體系，框筒和成束筒，框筒是一種筒體結(jié)構(gòu)，在很大程度上增加了建筑物的抗顛覆能力，成束筒是將單獨的筒體捆綁在一起，這種結(jié)構(gòu)體系不僅減小了筒體的剪力滯后效應(yīng)，還大大加強了結(jié)構(gòu)的側(cè)向荷載能力，對角支撐筒體就是在外框筒結(jié)構(gòu)上增加交叉斜支撐形成的結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系有效性很強，可以增加窗洞面積，由三位空間衍架組成的結(jié)構(gòu)體系叫空間衍架結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)部對角支撐衍架實際上也是一種空間衍架結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框筒、筒中筒、成束筒結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)填支撐筒、巨型柱―核心墻這幾種結(jié)構(gòu)體系，而混合結(jié)構(gòu)，也稱組合結(jié)構(gòu)，是鋼材和鋼筋混凝土組合而形成的混合結(jié)構(gòu)體系，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)有三種結(jié)構(gòu)體系得到了很好的發(fā)展，第一種是在一個鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中涉及核心筒，第二種是將型和混凝土的組合構(gòu)件運用到外筒體的密柱深梁中，第三種是混合豎向體系，就是建筑物的上部采用鋼結(jié)構(gòu)，中下部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

1、要倡導(dǎo)節(jié)約

我國當前還屬于是一個發(fā)展中的國家，而倡導(dǎo)節(jié)約也一直是建筑設(shè)計中不變的基本理念。而目前我國規(guī)范中對于高層建筑的構(gòu)造要求也與國外相差無幾，而我國的很多高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計雖然已經(jīng)符合了國際市場的標準，但是也并不是代表我國的高層建筑結(jié)構(gòu)的安全度就值得信賴了，同時還應(yīng)該對其進行規(guī)范。但是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達標的基礎(chǔ)上，還要做到節(jié)約，盡可能的降低消耗，降低建筑成本。根據(jù)客觀形勢的變化要求，我國可以將高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度的水平適當?shù)倪M行提高，這樣在原有的基礎(chǔ)上，并不會造成較大的或者是更多的投入，但是卻適宜我國長遠和總體性的發(fā)展。

2、注重建筑物的受力性能

對于一個高層建筑的最初的設(shè)計方案而言，建筑師更多的則是考慮建筑的空間組成的特點，并不是能夠具體或是詳細的明確建筑的結(jié)構(gòu)。而高層建筑的地面對其空間形式的水平方向穩(wěn)定和豎向穩(wěn)定都是十分重要的。而由于建筑物主要是由一些重且大的構(gòu)件所組成的，因此建筑物的結(jié)構(gòu)就必須要能夠?qū)⑵渥陨淼闹亓總鬟_至地面，建筑結(jié)構(gòu)的荷載則總是向下作用于地面，然而建筑物的設(shè)計的一個最為基本的要求就是要搞清楚，建筑物所選擇的體系中向下的作用力和地基面的承載力之間的相互關(guān)系，因此在建筑的設(shè)計方案進行的階段，就一定要對主要的承重墻和承重柱的分布和數(shù)量進行總體的設(shè)想和設(shè)計。

3、提倡使用概念的設(shè)計

所謂的概念設(shè)計則主要是指不經(jīng)過數(shù)值的計算，尤其是在一些很難做出精確性的分析，或者是在規(guī)范的過程中很難規(guī)定的問題，就要依據(jù)建筑物整體的結(jié)構(gòu)體系和分體系之間的工程經(jīng)驗、試驗現(xiàn)象、震害、結(jié)構(gòu)破壞機理和力學(xué)關(guān)系所獲得的基本的設(shè)計思想和設(shè)計原則。從整體的角度對建筑結(jié)構(gòu)的抗震細部措施和總體布置進行空管的控制。而對于概念性近似估算方法的引用，可以在簡述方案的設(shè)計過程中進行迅速且有效的對結(jié)構(gòu)的體系進行比較、構(gòu)思，并做出最終的選擇，相比較于手算而言則更加容易。所得到方案也往往是定性正確且概念清晰的，這也能夠避免在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段的后期出新一些不必要的繁瑣、復(fù)雜的運算，往往具有較好的、叫可靠的經(jīng)濟性。同時，概念的設(shè)計也是對計算機內(nèi)力分析所輸出數(shù)據(jù)的可靠性進行判斷的主要依據(jù)。經(jīng)過近十幾年來我國高層建筑建設(shè)的迅速發(fā)展，高層建筑的建造數(shù)量和建造速度在世界的建筑史上都是很少有的。但是從我國高層建筑的設(shè)計質(zhì)量方面來看，卻并不容樂觀，大多數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是為了追趕時尚、追趕潮流，因此在高層建筑的實際設(shè)計中，還應(yīng)該要做出更為長遠的規(guī)劃。

四、小結(jié)

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我國的高層建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是在發(fā)展的過程中，我們還是應(yīng)該遵循高層建筑的設(shè)計原則和設(shè)計理念，選擇最有效的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，建設(shè)好我國的高層建筑，令其更加符合甚至是超越國際市場上的標準，為我國的高層建筑業(yè)謀得更長遠的發(fā)展。

參考文獻：

[1] 任旭，《高層建筑連體結(jié)構(gòu)設(shè)計探討》，《工業(yè)建筑》，2006（36）

[2] 趙華，《高層建筑結(jié)構(gòu)選型的復(fù)雜性研究》，《山西建筑》，2008（34）

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關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計設(shè)計指標

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市人口逐漸增多，可利用的土地資源越來越少，勢必會使建筑往高空延伸，高層建筑逐漸成為衡量一個城市發(fā)展的軟指標，因此，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也逐漸成為人們關(guān)注的焦點。結(jié)構(gòu)工程師在高層設(shè)計中如何把握設(shè)計要點，直接影響到整體結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性及合理性。

1 概念設(shè)計

概念設(shè)計一般指對難以作出精確理性分析或規(guī)范中難以規(guī)定的問題，不經(jīng)數(shù)值計算，而是依據(jù)簡化力學(xué)模型、分析結(jié)構(gòu)破壞機理以及日常工程實際所積累的經(jīng)驗，從整體角度來確定結(jié)構(gòu)的總體布置和對抗震細部的宏觀控制。其主要內(nèi)容如下：

1.1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性

結(jié)構(gòu)的平面布置宜簡單、規(guī)則、對稱，使得建筑物質(zhì)量分布均勻和結(jié)構(gòu)剛度協(xié)調(diào)，平面規(guī)則的結(jié)構(gòu)受力明確、傳力簡潔，具有良好的整體性。實際上，由于建筑外形及使用上的要求，要做到平面規(guī)則是比較困難的。對此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對整個結(jié)構(gòu)模型要有宏觀的把握，進行結(jié)構(gòu)布置時使剛心與質(zhì)心盡量重合，減小因偏心而引起的扭轉(zhuǎn)。

結(jié)構(gòu)豎向布置應(yīng)使體型規(guī)則、均勻，結(jié)構(gòu)的剛度及承載力和傳力途徑?jīng)]有太大的變化，避免有較大的外挑或內(nèi)收，避免側(cè)向剛度和承載力的突變面形成薄弱層。

1.2 結(jié)構(gòu)延性

結(jié)構(gòu)延性是指結(jié)構(gòu)吸收地震能量后的變形能力。結(jié)構(gòu)延性設(shè)計是高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的一項重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)主要靠延性來抵抗地震作用產(chǎn)生的非彈性變形。延性后的結(jié)構(gòu)吸收地震能量后，出現(xiàn)塑性鉸，從而引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，以繼續(xù)抵抗地震的作用。這就要求結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件” 的設(shè)計原則。控制豎向構(gòu)件的軸壓比對結(jié)構(gòu)的延性至關(guān)重要，軸壓比的大小反映出結(jié)構(gòu)延性的好壞。軸壓比越小，結(jié)構(gòu)的延性越好，但會增加建筑成本。把軸壓比控制在一個合理的范隔內(nèi)，既能保證結(jié)構(gòu)的延性，也能節(jié)約成本。

2 結(jié)構(gòu)選型

高層結(jié)構(gòu)常見的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等。

2.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是梁和柱通過節(jié)點構(gòu)成的承載結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)由于其平面布置的靈活性，使得建筑獲得較大的使用空間，能滿足較多的功能要求。但是框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，在風(fēng)荷載或水平地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)的整移和層間位移都較大。隨著建筑高度的增加，框架結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性和安全性均存在不合理的問題，因此在使用層數(shù)上受到了限制。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻承受全部的垂直荷載和水平力。剪力墻結(jié)構(gòu)相對于框架結(jié)構(gòu)而言，具有良好的側(cè)向剛度和規(guī)整的平面布置，空間整體性好，水平位移和層間位移小，有一定延性，傳力直接、均勻，對抵抗水平荷載作用十分有利。但剪力墻體系的平面布置靈活性差，使用上受到很大的限制，適用范圍小。

2.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

當框架結(jié)構(gòu)的強度和抗側(cè)剛度滿足不了要求時，往往需要在適當?shù)奈恢貌贾靡恍┘袅?，通過剪力墻和框架柱共同抵抗水平荷載的作用，這種結(jié)構(gòu)稱為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的延性。

2.4 筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)主要包括單筒體-框架、筒中筒、多束筒等形式，能滿足更多層數(shù)的要求，常見用于超高層結(jié)構(gòu)中。筒體結(jié)構(gòu)具有很大的剛度和強度，受力合理，在平面布置及滿足功能使用上有明顯的優(yōu)勢。隨著建筑往更多層數(shù)方向發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用會越來越廣泛。

3 埋深及嵌固端

高層建筑基礎(chǔ)要求具有一定的埋置深度.其目的是為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，減弱震害。確定基礎(chǔ)埋深時，應(yīng)綜合考慮建筑物的高度、體型、地基土以及設(shè)防烈度等因素?；A(chǔ)埋深一般從室外地坪算至基礎(chǔ)底面或承臺底面?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 3―2002)》(以下簡稱《高規(guī) )規(guī)定基礎(chǔ)埋深需滿足以下2條規(guī)定：（1）天然地基或復(fù)合地基可取房屋高度的1／15；（2）樁基礎(chǔ)可取房屋高度的l/l8。

正確選定結(jié)構(gòu)嵌固端是結(jié)構(gòu)計算模式中的一個重要假定，它關(guān)系到結(jié)構(gòu)某些構(gòu)件內(nèi)力分配的正確性、影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移的真實性以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟性：當高層建筑設(shè)有地下室時，若地下室全埋于土中，地基土對地下室有明顯的約束作用，則可將地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌同端；若地下室半埋于土中或是開敞式地下室，則需計算地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度是否大于或等于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。當滿足此條件時，則可將地下室頂板作為嵌固端。當高層建筑不設(shè)有地下室時，可將基礎(chǔ)面作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，還須在縱橫2個方向設(shè)基礎(chǔ)粱加以連接。

4 主要設(shè)計指標

在結(jié)構(gòu)整體性能設(shè)計中，應(yīng)對以下主要設(shè)計指標加以控制。

4.1 位移比

位移比是判斷結(jié)構(gòu)平面是否規(guī)則的重要依據(jù)?！陡咭?guī)》規(guī)定：在考慮偶然偏心影響地震作用下，A級高度高層建筑的位移比不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.5；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的位移比不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.4。

4.2 周期比

周期比為以結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T1與以平動為主的第一自振周期T1 之比。限制周期比是為了控制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。可通過調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置，減弱內(nèi)筒的剛度，增加結(jié)構(gòu)周圈構(gòu)件的剛度等措施來增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度?！陡咭?guī)》規(guī)定：A級高度高層建筑的周期比不應(yīng)大于0.9；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的位移比不應(yīng)大于0.85。

4.3 剛度比

剛度比指結(jié)構(gòu)豎向不同樓層的側(cè)向剛度的比值，調(diào)整該值主要為了控制高層結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性，以免豎向剛度突變，形成薄弱層。《高規(guī)》規(guī)定：高層建筑結(jié)構(gòu)其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70％或其上相鄰3層側(cè)向剛度平均值的80％。

4.4 剛重比

剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比。它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的重要指標，是影響重力二階效應(yīng)的主要參數(shù) 通過對結(jié)構(gòu)剛重比進行控制，可使高層建筑滿足穩(wěn)定性要求。

4.5 軸壓比

軸壓比指針對柱(墻)考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值乘積的比值。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一，是保證豎向構(gòu)件具有良好延性和耗能能力的主要指標。

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關(guān)鍵詞:混凝土；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.提高結(jié)構(gòu)重要部位的延性,防止截面鋼筋超配

1).要使高層建筑在遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力,最理想的辦法是使結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件都具有很高的延性。然而在實際工程中很難完全做到這一點,比較經(jīng)濟的辦法是有選擇有重點的提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件或某些構(gòu)件中關(guān)鍵部位的延性。在結(jié)構(gòu)平面位置上,應(yīng)該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性;對偏心結(jié)構(gòu),應(yīng)加大房屋周邊特別是剛度較弱一側(cè)構(gòu)件的延性;對具有多道抗震防線抗側(cè)力構(gòu)件,應(yīng)著重提高第一道抗震防線構(gòu)件的延性。

2).使結(jié)構(gòu)能進入彈塑性狀態(tài),并能通過結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震,從而達到“中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標,就必須做到“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱桿件”,才能使結(jié)構(gòu)在進入彈塑性狀態(tài)后形成合理的延性較大的屈服機制。因此在設(shè)計工作中,必須注意構(gòu)件截面縱向鋼筋的超配現(xiàn)象,同時也要注意材料的超強問題。

2注意高大建筑的整體穩(wěn)定性

對高層建筑來說,在抗震設(shè)計中,房屋的高寬比是一個需慎重考慮的問題。近年來出現(xiàn)了許多板式高層住宅,其立面高度很大而房屋進深尺寸有限,即高寬比超過了規(guī)范限值，也就是說建筑愈瘦高,在地震作用下的側(cè)移就愈大,地震引起的傾覆作用就愈嚴重,巨大的傾覆力矩在柱中和基礎(chǔ)中引起的拉力和壓力比較難處理。結(jié)合幾年來的工程實踐,有以下幾點體會:

1).對整個建筑進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算,使地震作用下的傾覆力矩與相應(yīng)的重力荷載在基礎(chǔ)與地基交界面上的合力作用點,不應(yīng)超出力矩作用方向抗傾覆構(gòu)件基礎(chǔ)邊長的1/4。

2).加大建筑物下部幾層的寬度,使其滿足規(guī)范高寬比的限值,但盡可能避免形成大底盤建筑。必要時通過設(shè)置類似扶壁的鋼筋混凝土構(gòu)件,來增加基礎(chǔ)底板的懸挑寬度,達到擴大基礎(chǔ)底面積的效果,從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3).使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度。在部分設(shè)計圖紙上,發(fā)現(xiàn)裙樓和高層主樓從地上到地下用變形縫徹底分開,導(dǎo)致主樓基礎(chǔ)埋深不夠或者根本沒有埋深,地震時會使建筑物發(fā)生滑移、整體傾斜甚至傾覆，這個問題必須引起注意。

4).對于高寬比很大的高層建筑,建議盡可能采用深基礎(chǔ),即采用配有鋼筋的樁基礎(chǔ),樁基礎(chǔ)鋼筋在承臺內(nèi)的錨固長度要足夠大。因為樁是埋在土中的細長構(gòu)件,由于樁土摩擦力的存在,樁的抗拔性能較好,從而能很好地抵抗上部結(jié)構(gòu)的傾覆。

3.剪力墻設(shè)計中需要注意的幾個問題

3.1鋼筋混凝土抗震墻的延性和破壞形態(tài)與墻體的高寬比和超靜定次數(shù)密切相關(guān)。

1)為了提高抗震墻的變形能力,避免發(fā)生剪切破壞,對于一道截面較長的抗震墻,應(yīng)該利用洞口設(shè)置弱連梁,使墻體分為小開口墻、多肢墻或單肢墻,并使每個墻段的高寬比不小于2。所謂弱連梁,是指在地震作用下各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20%;連梁不能太強,以免水平地震作用下某個墻肢出現(xiàn)全截面受拉,這是比較危險的。

2)在實際設(shè)計中,對連梁的剛度都要進行折減,這是因為剪力墻的剛度一般都很大,在水平力作用下,剪力墻中的連梁會因為很大的內(nèi)力而超過截面允許值,可靠的辦法是讓這些連梁先屈服,要使連梁能形成塑性鉸而不發(fā)生脆性破壞,連梁首先就必須滿足強剪弱彎的要求,對連梁的剛度進行折減實際上就是降低其抗彎能力。

3.2規(guī)范規(guī)定,剪力墻在端部應(yīng)設(shè)置暗柱、端柱等邊緣構(gòu)件。

這些邊緣構(gòu)件的作用相當于磚混結(jié)構(gòu)的約束柱,當結(jié)構(gòu)的剛度較小,地震作用下層間位移和頂點位移較大時,邊緣構(gòu)件所起的作用也就越大,此時暗柱的截面和配筋就應(yīng)加大。如果剪力墻的總截面面積與樓層面積之比值較大時,且房屋高度較小、樓座面積較大時,墻端部的暗柱面積和配筋量就不需按規(guī)范要求設(shè)置那么多。1985年智利大地震時,有300多棟鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的破壞較輕,但它們的墻端并無較好的約束，這就是最好的證明。

3.3在鋼筋混凝土全墻結(jié)構(gòu)中,采用大開間剪力墻結(jié)構(gòu)好,還是采用小開間剪力墻結(jié)構(gòu)好,這一直是一個爭論的焦點問題。大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點較多:

1)墻體數(shù)量少,相應(yīng)的混凝土用量少,墻體的約束構(gòu)件少,結(jié)構(gòu)自重輕;

2)相對小開間剪力墻結(jié)構(gòu),其抗推剛度小,自振周期長,水平地震作用小;

3)墻體的配筋率適當,結(jié)構(gòu)的延性增加,地震時能充分發(fā)揮墻體約束構(gòu)件的作用;

4)使用空間大,建筑布置靈活。缺點是:1)樓板跨度大,鋼筋用量大;2)要求設(shè)置高效輕質(zhì)的隔墻,造價高。

4.屋面高大女兒墻的設(shè)計方法

對于高層建筑,為了照顧立面效果,屋頂女兒墻往往做的很高,其荷載效應(yīng)對主體結(jié)構(gòu)的影響越來越明顯,這一點常常被設(shè)計者所忽略。在設(shè)計上,女兒墻無法直接參與主體結(jié)構(gòu)的分析,所以在計算時往往僅考慮女兒墻的自重,當女兒墻較低時,這種方法是符合精度要求的,不會影響結(jié)構(gòu)的安全;但是,隨著女兒墻高度的增加,其地震荷載和風(fēng)荷載效應(yīng)也在增加,對主體結(jié)構(gòu)的影響越來越大。因此,當女兒墻較高時,要仔細計算女兒墻所受水平荷載的情況。

5.地下室外墻的設(shè)計方法

在一般情況下,地下室外墻所承受的主要荷載為結(jié)構(gòu)自重、地面活載、側(cè)向土壓力等。在我國已建成的高層建筑中,地下室外墻的墻厚和配筋相差很大,墻厚在200mm～700mm之間,配筋在565mm2～4909mm2之間,可見在結(jié)構(gòu)可靠與經(jīng)濟之間選擇一個合理的平衡,始終是一個值得探討的課題。地下室外墻的受力狀況與上部結(jié)構(gòu)類型及平面布置有很大關(guān)系。在實際情況中,考慮到邊界條件不十分明確,為安全起見,可對同一邊界采用兩種不同的假設(shè),如按端部固定計算墻端彎矩,按端部鉸接計算墻跨中彎矩。

6.超長結(jié)構(gòu)的溫度變形和混凝土干縮變形

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定,在室內(nèi)條件下現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為55m,現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為45m;在露天條件下,結(jié)構(gòu)伸縮縫的間距還要小,這樣規(guī)定的目的就是解決兩個方面的問題:

1)現(xiàn)澆混凝土在凝固硬化時會產(chǎn)生收縮應(yīng)力,以致在結(jié)構(gòu)中形成干縮裂縫,結(jié)構(gòu)越長,干縮的影響越大。

2)結(jié)構(gòu)在使用期間必然要經(jīng)過春夏秋冬季節(jié)的變化,大氣溫度的變化會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱脹冷縮,從而在結(jié)構(gòu)中造成溫度裂縫,同樣,結(jié)構(gòu)越長,溫度的影響越大。但是,在實際工程中超長建筑物常常出現(xiàn)。如果按規(guī)定去設(shè)伸縮縫,就會出現(xiàn)雙墻、雙柱、雙梁,給建筑物的立面處理、防水構(gòu)造帶來很大的困難。

篇(5)

關(guān)鍵詞：高層 建筑 轉(zhuǎn)換層 結(jié)構(gòu) 設(shè)計

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

正文：

一、高層轉(zhuǎn)換層設(shè)計的重要性

從高層建筑的整體結(jié)構(gòu)來看，轉(zhuǎn)換層是十分重要的部分，如果轉(zhuǎn)換層處理不好，會直接影響到上層的建設(shè)，所以我們必須保證各個施工部分都能夠做到科學(xué)合理，滿足施工要求，這樣不僅能夠滿足人們的居住要求，還能夠使建筑企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益，提高自身的競爭力。要想做好轉(zhuǎn)換層，就必須對其中的各個部分嚴格限制。高層建筑中轉(zhuǎn)換層的存在，非常容易造成建筑物在豎向?qū)用娴膭偠韧蛔?，而不利于建筑對震害進行抵抗，所以，設(shè)計人員必須充分考慮這一問題，做好對于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布設(shè)，盡量將豎向的構(gòu)件適當?shù)臏p少，以降低轉(zhuǎn)換層的剛度突變頻率，且盡量將轉(zhuǎn)換層設(shè)置于較低的樓層位置，剛度應(yīng)當適當控制于較小的范圍。設(shè)計人員要充分考慮樓層的結(jié)構(gòu)受力狀況，根據(jù)其受力傳遞的途徑，選擇受力結(jié)構(gòu)適當?shù)男问阶鳛槠滢D(zhuǎn)換層主要結(jié)構(gòu)，以保證設(shè)計人員對于結(jié)構(gòu)的分析及質(zhì)量的控制。

二、高層建筑轉(zhuǎn)換層的功能

從高層建筑功能來看，上部需要很多的墻體以分隔空間，進而不斷滿足住戶需求；下部則需要寬廣的使用空間，少墻體、大柱網(wǎng)，從而更好的滿足建筑物使用要求。根據(jù)這種建筑形式，在建筑布置中，就會出現(xiàn)和常規(guī)豎向布置相反的“下小上大”的現(xiàn)象，即：下部柱網(wǎng)稀少，上部墻體稠密的現(xiàn)象。針對這種情況，為了保障建筑要求，必須在上下結(jié)構(gòu)體系，進行轉(zhuǎn)換層設(shè)置，轉(zhuǎn)換層作為當代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要方式，轉(zhuǎn)換層設(shè)計是整個工程設(shè)計的難點。隨著高層建筑平面逐漸多樣化，在設(shè)計中，必須結(jié)合實際情況，選擇合適的方法進行設(shè)計，進而達到經(jīng)濟、安全的綜合成果。

三、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置以及設(shè)計要點

1.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置

在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置中，由于底部轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、上部豎向構(gòu)件不能直接連通落地，從而就需要可靠安全的轉(zhuǎn)換層構(gòu)件。根據(jù)目前的研究結(jié)果以及工程經(jīng)驗，在高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計中，可以使用的轉(zhuǎn)換構(gòu)件有：析架、斜撐、空腹性析架、轉(zhuǎn)換式大梁、厚板以及箱形結(jié)構(gòu)等形式。由于地震區(qū)轉(zhuǎn)換厚板使用檢驗不足，經(jīng)常被6度以及非地震區(qū)使用；對于空間較大的范圍或者地下室，受約束作用影響，地面上部的框支結(jié)構(gòu)大于地震反應(yīng)，所以7度或者8度的地震設(shè)計時也可以采用厚板進行轉(zhuǎn)換層設(shè)計。

由于框支柱和落地式剪力墻對防止轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)在地震中倒塌具有重要作用，故在筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，筒體上下必須根據(jù)剛度要求適當增加墻厚。同時，框支剪力墻必須擁有足夠的剪力墻，進行上下貫通，在長矩形框支剪力墻非結(jié)構(gòu)中，落地剪力墻必須根據(jù)施工要求，按照原有規(guī)程進行設(shè)計，或者采用落地柱周邊不能有錯層的規(guī)定。這不僅是對轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的保障，也是對抗震結(jié)構(gòu)的嚴格要求，在盡量減小內(nèi)力突變的同時，控制好剛度突變，縮短轉(zhuǎn)換層架構(gòu)傳遞。

2.高層建筑轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)計要求

（1）框支柱

為了保障高層建筑轉(zhuǎn)換層框支柱擁有良好的延性，必須對軸壓進行嚴格的控制。當框支柱抗震級別為特一級時，軸壓比必須小于0.6；對于截面尺寸較大形成的短柱，必須低于0.55。由于配箍率和截面尺寸具有緊密的聯(lián)系，從而導(dǎo)致框支柱配箍率比普通框架柱大很多。在工程建設(shè)中，由于個別框支柱必須作為剪力墻進行使用，所以約束性邊緣構(gòu)件特征值必須在0.2以上，也就是2.64%的配箍率。在整個工程建設(shè)中，框支柱作為重要的構(gòu)件，為了保障安全系數(shù)，柱端彎矩和剪力必須乘以對應(yīng)的增大系數(shù)，讓每層框支柱剪力之和始終為基底的30%。在程序計算中，由于樓板假定剛度較大，所以水平剪力一般根據(jù)構(gòu)件剛度進行分配。

（2）框支梁

在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，框支梁尺寸只受剪壓比控制，寬度通常在400毫米之上，高度大于跨度計算的1/6。由于框支梁受力情況復(fù)雜，不僅是保障抗震系數(shù)的關(guān)鍵因素，同時也是上下層荷載重要的傳輸通道，它是整個高層建筑工程復(fù)雜重要的受力結(jié)構(gòu)；所以在設(shè)計中必須預(yù)留充足的安全儲備，對于抗震等級為特一級的框支梁，配筋率必須在0.6以上。在滿足計算要求的前提下，一般用偏心受拉的方式，配置足夠的腰筋，并且配筋率始終在0.8%以上。

3.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

在高層建筑抗震設(shè)計中，由于高位轉(zhuǎn)換具體情況，從而對整個結(jié)構(gòu)受力極為不利。根據(jù)相關(guān)計算結(jié)果表明：在水平性地震作用中，由于傾覆性力矩以轉(zhuǎn)折形式在轉(zhuǎn)換層呈現(xiàn)，下部以剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，落地剪力墻在傾覆力矩下遞較快的同時，讓傾覆力矩以轉(zhuǎn)折的形式呈現(xiàn)。當整個高層建筑位置較高時，傳力途徑和剪力分配就會產(chǎn)生極大的變化，由于落地式剪力墻極容易出現(xiàn)裂縫，在上部墻體內(nèi)力較大的過程中，下部支撐極容易屈服，進而出現(xiàn)薄弱層。為了保障整個工程設(shè)計的合理性、安全性，框支轉(zhuǎn)換層設(shè)置必須在3層之上，剪力墻、框支柱抗震等級必須增強一級，除了特一級、密柱框架、核心筒結(jié)構(gòu)不需提高。

目前，我國底部轉(zhuǎn)換層在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是仍然沒有大地震考驗；由于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)不能貫通下部樓層，所以轉(zhuǎn)換層通常為薄弱樓層，當框架剪力乘以1.15時，就可以增大系數(shù)。但是在這過程中，需要注意的是：樓層設(shè)計剛度滿足設(shè)計要求時，該樓層仍然是薄弱層。對于轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)計中，必須調(diào)整水平地震內(nèi)力；對于8度的抗震設(shè)計，必須考慮地震作用影響，使用“動力時程”或者“反應(yīng)譜”方法對其進行計算，或者將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載的標準下，讓內(nèi)力和增大系數(shù)的1.1相乘。另外，由于內(nèi)力增大系數(shù)較高，對于處在第三層或者三層以上的轉(zhuǎn)換層極為不利，同時內(nèi)力幅度增大。針對這類特殊現(xiàn)象，高層建筑轉(zhuǎn)換層作為受力極為復(fù)雜的，但是對抗震不利的結(jié)構(gòu)，當防烈抗震度達到0.4g時，必須停止使用。在實際抗震設(shè)計中，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)類型、防烈度、房屋高度以及構(gòu)件類型，使用對應(yīng)的抗震等級對其進行精細的計算，或者采用構(gòu)造措施進行設(shè)計、處理。

4.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層剛度比

高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剛度比設(shè)計作為整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，為了避免安全隱患，必須認真對待。在轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比計算中，必須綜合各個構(gòu)件彎曲、剪切以及軸向變形對整個結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響。當高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)置在三層或者三層以上時，側(cè)向剛度不能低于樓層側(cè)向剛度的60%。為了避免轉(zhuǎn)換層下部剛度過大、側(cè)向剛度過小造成的不良影響，對于三層或者三層以上的轉(zhuǎn)換層，必須將60%規(guī)定為工程下限值。

在柱距框筒結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)中，必須保持上下剪切剛度始終不變。對于普通情況，由于下部截面較小，層高比上層高，所以很難滿足施工要求。針對這種情況，必須使用鋼管混凝土柱或者鋼骨混凝土柱，有效調(diào)整延性、剛度以及截面面積，進而達到建筑工程要求。在這過程中，需要特別注意的是：轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)連接，當上部為混凝土?xí)r，必須鋼骨混凝土柱及時錨入下部轉(zhuǎn)換層。

四、結(jié)語

綜上所述，當前人們對建筑物的使用功能提出了更多的要求，所以建筑施工單位應(yīng)該做好高層建筑的轉(zhuǎn)換層施工。每個工程項目都有各自的特點，所以在轉(zhuǎn)換層施工的時候必須根據(jù)施工工程需要制定出合理的施工方案，在施工中認真負責(zé)，能夠利用好各項施工設(shè)備，節(jié)約施工成本，保證施工質(zhì)量。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；框架結(jié)構(gòu)

0.前言

隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)不斷改革，作為社會構(gòu)成主元素之一的建筑業(yè)也面臨新的挑戰(zhàn)。建筑設(shè)計作為建筑行業(yè)的主導(dǎo)，策劃、設(shè)計貫穿每個建筑體的形成。而結(jié)構(gòu)設(shè)計又是當中重點，因此，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究是很有必要的。

世界各國對高層建筑的高度和層數(shù)界限的規(guī)定并不一致?！陡邔咏ㄖ阑鹪O(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。美國的高層建筑是指3O～40層以及更高的建筑。日本規(guī)定住宅超過2O層。旅館、辦公樓超過30層者為超高層建筑。國際高層建筑會議將高層建筑分為4類：第l類為9～16層（最高5O米），第2類為l7―25層（最高75米），第3類為26―40層（最高100米），第4類為4O層以上（高于100米）。現(xiàn)代高層建筑是隨著城市的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步而發(fā)展起來的，在土地資源日益緊張的今天，高層建筑有利于節(jié)約用地、解決住房緊張、減少市政基礎(chǔ)設(shè)施和美化城市空間環(huán)境?？梢哉f，現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展，開創(chuàng)了整個建筑時代的新紀元。

1.設(shè)計要點

當高層建筑的層數(shù)和高度增加到一定程度時，它的功能適用性、技術(shù)合理性和經(jīng)濟可行性都將發(fā)生質(zhì)的變化。與多層建筑相比，高層建筑的受力特點一是要考慮柱（墻）軸向變形及截面剪切變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響，二是水平力（風(fēng)及地震作用）所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移常為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素。現(xiàn)就結(jié)構(gòu)方面的要求做探討：

（1）考慮高層建筑遇到巨大風(fēng)力和地震力時所產(chǎn)生的水平側(cè)向力；

（2）嚴格控制高層建筑體型的高寬比例，以保證其穩(wěn)定性；

（3）使建筑平面、體型、立面的質(zhì)量和剛度盡量保持對稱和勻稱，使整體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)；

（4）妥善處理因風(fēng)力、地震、溫度變化和基礎(chǔ)沉降帶來的變形節(jié)點構(gòu)造；

（5）考慮在重量大、基礎(chǔ)深的地質(zhì)條件下如何保證安全可靠的設(shè)計技術(shù)和施工條件問題。高層建筑結(jié)構(gòu)的基本單元有框架、剪力墻、核心筒和框簡，可以組成許多結(jié)構(gòu)承重體系，常用的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)，以及用于超高層的其他結(jié)構(gòu)體系形式。為了使結(jié)構(gòu)物在水平力作用下具有足夠的承載能力、剛度和延性，高層建筑的體型應(yīng)是簡單規(guī)則的，結(jié)構(gòu)布置也應(yīng)力求較規(guī)則，建筑物的高寬比和基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足一定的要求，樓、屋蓋在水平面內(nèi)的剛度也應(yīng)予保證?，F(xiàn)以框架結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析。

2、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

2.1 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

①沿梁全長頂面和底面應(yīng)至少各配置兩根縱向鋼筋，直徑不應(yīng)小于12ram?？v向受拉鋼筋的最小配筋百分率P （%）不應(yīng)小于0.2和45帆中的較大值。框架梁箍筋配筋構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)沿梁全長設(shè)置箍筋；縱向受拉鋼；截面高度大于800mm的梁，其箍筋直徑不宜小于8mm；其余截面高度的梁不應(yīng)小于6mm。在受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)，箍筋直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋最大直徑的0.25倍。

②框架柱中全部縱向鋼筋最小配筋百分率不應(yīng)小于0.6% 。且柱截面每一側(cè)縱向鋼筋的配筋百分率不應(yīng)小于0.2%。當混凝土的強度等級大于C60時，全部縱向鋼筋的最小配筋百分率應(yīng)增加O.1%。當采用HRB400，RRB400級鋼筋時，全部縱向鋼筋的最小百分率可減tbO.1% ?？v向鋼筋的凈距不應(yīng)小于50ram，間距不應(yīng)大于350mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%。

③節(jié)點內(nèi)箍筋配置應(yīng)符合柱中箍筋的有關(guān)規(guī)定，但箍筋間距不宜大于250mm。對四邊有梁與之相連的節(jié)點。可僅沿節(jié)點周邊設(shè)置矩形箍筋。

④受力鋼筋的連接接頭宜設(shè)置在構(gòu)件受力較小部位；抗震設(shè)計時，宜避開梁端和柱端箍筋加密區(qū)范圍。鋼筋連接可采用機械連接、綁扎搭接或焊接。非抗震設(shè)計時，受拉鋼筋綁扎搭接的搭接長度，應(yīng)根據(jù)位于同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋截面面積的百分率按下式計算，且不應(yīng)小于300ram。

2.2設(shè)計步驟

①根據(jù)建筑設(shè)計進行結(jié)構(gòu)布置。

②選取恰當?shù)钠矫婵蚣茏鳛橛嬎銌卧?，并由此得到計算簡圖，注意計算簡圖為平面剛架。

③計算該剛架上所作用的恒載、活載、風(fēng)荷載和地震作用。

④用分層法或彎矩分配法對框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力進行計算；框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合以及框架梁、柱和框架節(jié)點的設(shè)計。

⑤用反彎點法或D值法對框架在水平荷載作用下的內(nèi)力進行計算，并進行變形驗算。

⑥對控制截面的內(nèi)力值按荷載效應(yīng)組合方式進行組合。

⑦用在混凝土結(jié)構(gòu)基本理論中所學(xué)的知識，并結(jié)合框架梁柱節(jié)點的構(gòu)造要求對各構(gòu)件進行截面配筋設(shè)計。

2.3 內(nèi)力計算

1.分層法

分層法計算原則是“分層――計算――整和（up疊加）”，主要技術(shù)步驟：

（1）計算梁柱的線剛度及相對線剛度；

（2）將框架計算簡圖分層（分層后的各柱遠端為固定支座），

并對除底層柱外的其他各層柱的線剛度乘0.9折減系數(shù)；

（3）用彎矩分配法計算各層單元的桿端彎矩；

（4）疊加各層的桿端彎矩，注意梁的彎矩值保持不變，柱的彎

矩值為各層單元的柱端彎矩的代數(shù)和，疊加后若結(jié)點彎矩不平衡，

可再進行一次彎矩分配；

（5）按靜力平衡條件計算出框架的剪力和軸力，并繪出內(nèi)力圖。

2.反彎點法和D值法

外，可由柱的剪力和彎矩來計算梁的彎矩、剪力軸力以及柱的軸力。這部分應(yīng)用的是結(jié)構(gòu)力學(xué)中的截面法，即計算那部分的內(nèi)力，將該部分隔離出來單獨分析，分別考慮該部分中水平向和豎向力的平衡及力矩平衡。

（1）梁端彎矩的計算：

（2）梁端剪力的計算：

（3）柱的軸力計算由節(jié)點左右梁端剪力之和得到

3.框架截面設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)通常分為縱、橫兩個方向，按平面結(jié)構(gòu)計算，因此必須事先確定各片剪力墻的有效翼緣寬度，然后還應(yīng)確定水平力在各片剪力墻間的分配，為此必須要確定抗側(cè)剛度中心的位置。抗側(cè)剛度中心就是把各片剪力墻的抗側(cè)剛度看作為“假想面積” 的“假想形心”，水平力合力點通過該中心，樓蓋只產(chǎn)生平移而無轉(zhuǎn)動，不通過時將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。當樓層產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)時，各片剪力墻上水平力的分配要適當調(diào)整。主要考慮設(shè)計框架柱與基本構(gòu)件中偏心或軸力受力柱的不同之處，框架梁與基本構(gòu)件中梁的不同之處，以及梁柱剛接部位的特殊要求，比如，配筋計算時內(nèi)力的調(diào)整，配筋量的限制及其他的一些構(gòu)造要求等。

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摘要：厚板轉(zhuǎn)換層是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式之一。本文首先闡述了厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計算方法，進而論述了厚板的內(nèi)力分析，最后闡述了厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑　厚板轉(zhuǎn)換層　結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、前言

厚板轉(zhuǎn)換層是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式之一。利用厚板作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，可使板下柱網(wǎng)靈活布置，板上結(jié)構(gòu)形式任意。通過板式轉(zhuǎn)換層，可實現(xiàn)不同樓層間不同功能、任意平面的組合，給建筑師提供了開闊的想象空間，為開發(fā)商提供了更多的開發(fā)戶型。其特點是轉(zhuǎn)換板厚度最薄、配筋最省、采用非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)解決了厚板施工普遍存在的裂縫問題，經(jīng)濟效益顯著。在此，本文就高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行討論，以期為同類工程提供參考。

2、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計算方法

帶厚板轉(zhuǎn)換層的高層建筑可采用三維空間分析程序(如TBSA，SATWE，TAT等)進行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體的位移，變形，抗傾覆，周期等要求外，尚應(yīng)滿足(JGJ3―2002)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定：“轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求?！?/p>

2.1根據(jù)(JGJ3―2002)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的規(guī)定：“抗震設(shè)計時，轉(zhuǎn)換層不宜設(shè)置在底盤屋面的上層塔樓內(nèi)，否則應(yīng)采取有效的抗震措施；將層2以上、轉(zhuǎn)換層以下內(nèi)外筒體的抗震等級提高一級，即按抗震等級二級設(shè)計：轉(zhuǎn)換層以上框架、剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級仍取三級?！?/p>

2.2一般，由于轉(zhuǎn)換層上、下層的剛度相差十分懸殊，為了控制控制轉(zhuǎn)換層上下層剛度比不至于超過規(guī)范限值(規(guī)范要求

3、厚板的內(nèi)力分析

3.1由于轉(zhuǎn)換板邊界形狀不規(guī)則，荷載分布和支撐條件較為復(fù)雜，目前，對厚板的內(nèi)力分析主要有以下三種方式：1)等效交叉梁的分析，即把轉(zhuǎn)換板分成雙向交叉梁，而上部柱網(wǎng)落在厚板的交叉梁處，參與結(jié)構(gòu)的整體計算。該計算方法可對厚板的受力情況進行了簡化，但交叉梁的截面大小的取值對內(nèi)力分析的影響暫無法考慮，易致使分析誤差較大。2)剛性板的簡化計算，即假設(shè)厚板平面外的剛度無限大，不產(chǎn)生變形，按剛性層對轉(zhuǎn)換層及其上、下部結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)計算。該計算方法過于理論化，對建筑的整體多力分析不明確。3)組合單元的分析方法，即對整個結(jié)構(gòu)進行整體有限元分析，該計算結(jié)果最精確，但該法對于計算機的要求非常高，而且計算時間長，不便于實際工程的應(yīng)用。因此，一般，在進行計算時，把厚板劃分為規(guī)則的交叉梁系，先用等效交叉梁系代換厚板進行結(jié)構(gòu)的整體分析，再采用板單元、三維實體單元對厚板進行局部應(yīng)力的有限元分析。

3.2在整體計算時，采用PKPM軟件中的SATWE進行計算。

3.3一般，隨著板厚的增加，轉(zhuǎn)換層以及轉(zhuǎn)換層的上、下層的地震作用力增加，當板厚為1400mm(1／5柱距)時，厚板中應(yīng)力變化不大，當板厚大于或小于這個板厚時，地震變化明顯，即可得出：板厚太薄或太厚對建筑物整體的抗震反應(yīng)均是不利的。因此，一般情況下，當轉(zhuǎn)換層上托15層以下時，厚板的厚度可取1／5-1／7的柱距：當轉(zhuǎn)換層上托15-20層時，板的厚度可取1／4～1／6的柱距：當轉(zhuǎn)換層上托20層以上時，板的厚度可取1／3～1／5的柱距；當抗震烈度較低或非抗震時，板厚還可適當減??；當轉(zhuǎn)換位置往上移時，板厚也可以適當減薄。

3.4厚板轉(zhuǎn)換時板厚的取值，規(guī)范沒有直接給出具體的公式，但是規(guī)定厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定，由于抗沖切計算的板厚一般較薄，可在此基礎(chǔ)上先估算厚板的厚度，再按具體工程中板厚取值的結(jié)論，與建議對厚板板厚進行整體計算。

3.5厚板應(yīng)滿足抗彎、抗剪、抗沖切的要求，抗沖切計算除應(yīng)考慮框支柱對厚板的沖切外，還應(yīng)考慮厚板上的剪力墻對厚板的沖切。框支柱對厚板的沖切應(yīng)考慮梁箍筋的作用：厚板上的剪力墻對厚板的沖切通常只考慮混凝土的作用，由板的厚度控制。

4、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求

4.1由于結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層厚度一般較大，即轉(zhuǎn)換厚板的混凝土強度等級不應(yīng)小于C30，且應(yīng)采用水化熱小的水泥，并添加15％左右的粉煤灰以減少施工時混凝土的水化熱，同時還可以適當添加適量的膨脹劑或膨脹纖維，以解決混凝土收縮開裂問題：另外，為增加板的抗裂能力，可在厚板的中部設(shè)上、下兩層直徑14@260雙向鋼筋網(wǎng)片，板周邊暗梁按框支梁構(gòu)造加強，暗梁兩側(cè)設(shè)直徑14@260腰筋，以加強板邊緣抗扭能力，防止板端頭出現(xiàn)水平及豎向劈裂。

4.2轉(zhuǎn)換層厚板上、下部的剪力墻，柱的縱向鋼筋均應(yīng)在轉(zhuǎn)換厚板內(nèi)可靠錨固。相鄰層樓板應(yīng)適當加厚至150mm，相鄰的樓板配筋均應(yīng)相應(yīng)地加強，以加強其抵抗破壞、協(xié)調(diào)變形的能力。

4.3厚板受彎縱向鋼筋可沿轉(zhuǎn)換板上、下部雙層雙向布置，配筋量以厚板局部有限元分析結(jié)果為校核依據(jù)，即每層每向縱向鋼筋的總配筋率不宜小于0.6％：轉(zhuǎn)換板內(nèi)暗梁抗剪箍筋的面積配筋率不宜小于0.45％：加強部位墻體暗柱及框支柱縱筋配筋率不宜小于1.5％。

4.4根據(jù)(GB50010―2002)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的要求，厚板在上部集中力和支坐反力作用下應(yīng)進行局部承壓和抗沖切承載力驗算，并配置必須的抗沖切鋼筋或彎起鋼筋。

4.5嚴格控制框支柱軸壓比4％：實際設(shè)計中框支柱軸壓比均

4.6嚴格控制剪力墻軸壓比

4.7結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層上部剪力墻位置加設(shè)暗梁，并加設(shè)吊筋，以提高板的抗沖切承載力，減少混凝土的收縮變形和溫度應(yīng)力效應(yīng)，增強板柱節(jié)點的連接性能。實際設(shè)計中，暗梁寬度一般取柱寬度(800M000mm)，暗梁主筋為相應(yīng)柱上板帶上下層非預(yù)應(yīng)力筋，暗梁箍筋為4-6肢Ф12或Ф14，在靠近支座范圍內(nèi)的箍筋間距均加密。

4.8嚴格控制結(jié)構(gòu)最大位移比≤1.4，以合理增加結(jié)構(gòu)抗扭剛度。

4.9轉(zhuǎn)換層下部框架梁的應(yīng)力較大，應(yīng)適當加大其截面，增大其剛度，并加強配筋。

4.10加強框支柱及其與轉(zhuǎn)換層厚板的連接非常重要，建議框支柱承擔(dān)的剪力大于基底剪力的30％。

4.11樓板開洞處應(yīng)設(shè)邊梁(或暗梁)，角部也可設(shè)斜筋等加強措施。

4.12厚板轉(zhuǎn)換層下一層框支柱均設(shè)置柱帽，剪力墻設(shè)置類似于柱帽的牛腿，以提高其對厚板的嵌固作用，及提高其抗沖切能力。