[讨论]：转换层设置在上层塔楼内的有效抗震措施

bai_pppp

高层建筑混凝土结构技术规程
１０．６．２抗震设计时，转换层不宜设置在底盘屋面的上层塔楼内；否则，应采取有效的抗震措施。

有效的抗震措施包括那些？条文说明只简单提到增大构件内力、提高抗震等级，太简略，那位可以详述一下。

韦老宝2002

我来说两句，不知对否。
首先，规范指的情况一般是有较大的裙房，或者在大裙房上有几个塔楼的情况，这时下部由于有裙房地作用，所以刚度很大，而转换层以上往往是抗震墙，所以在这二者之间就出现了薄弱层，在地震时产生应力集中，要加强的部位应该就是转换层以下和裙房屋面之上的楼层。实际上建筑物的竖向刚度从下到上发生了由大－－>小－－>大的过程，所以要加强刚度小的部分。
我认为措施主要可以这样分析：
1）尽量将塔楼部分与裙房部分设缝处理，将裙房与塔楼分离，这就不存在这个问题了；
2）尽可能将塔楼部分的刚度加大（转换层之下），减小裙房部分的刚度，使得在裙房屋面上不出现刚度的明显变化；
3）将转换层上部分抗震墙落下来，形成竖向连续的抗侧力构件；
4）裙房屋面至转换层均应加大板厚，并双层双向配筋；
5）中间这几层在计算时都应按薄弱层调整地震作用；
6）转换层以下全部按底层加强层确定抗震等级；
7）加强裙房屋面部分与塔楼部分的连接，使得刚度可以良好传递。

slack

2楼楼主说得非常好，这里再补充一点个人心得：
1.转换层上面是剪力墙，下面是框架。剪力墙的刚度比框架的刚度是大很多的。于是在转换层处不光是刚度突变，而且肯定不满足《高规》4.4.2条的。所以转换层上下几层会形成薄弱层，根据抗震规范，地震力放大1.15倍（SATWE会自动计算）。
2.我认为最好是将转换层设在裙房顶层，因为裙房可以增大下部结构刚度，这对转换层结构恰好是有利的。若将转换层设在塔楼内，就正如2楼楼主所说，刚度是大-小-大变化了。
3.转换层不应设置太高了，《高规》上10.2.5条，转换层设在3层或3层以上，就是“高位转换”了，框支柱及底部剪力墙要提高一级的。
3.2楼楼主的第2点是否有笔误？应该是尽量减小”塔楼部分”而非“裙房部分”的刚度吧。方法无非是减小上部剪力墙肢数或宽度。
4.2楼楼主第6点，剪力墙底部加强部位应取至转换层上两层。高规10.2.4。

ffq1980

楼上几位朋友说得非常好，小弟受益匪浅。也来凑几句：
一、多塔楼结构中间采用带转换层结构，这已经是两种复杂结构在同一工程中采用，结构的竖向刚度、抗力突变加之结构内力传递途径突变，要保证这种结构安全，仅按《高规》和其他各项规定设计比较困难，所以设计者必须提出有效的抗震措施。
二、多塔布置尽量规则：比如1、对称布置。塔楼相对大底盘来说已经是刚度突变部分，如果结构布置上又使塔楼与底盘偏心则更加剧结构的扭转振动效应。2、多塔楼结构的各塔楼的层数、平面和刚度宜接近，如果差异较大宜将裙房用防震缝分开。
三、除满足规范的各项要求外，尚应满足几项加强措施
1、为保证结构底盘和塔楼的整体作用，底盘屋面楼板厚度不宜小于150mm，并应加强配筋构造，板面的负弯矩配筋宜贯通。底盘屋面的上下层结构的楼板也应加强构造措施。当底盘楼层为转换层时，其底盘屋面楼板的加强措施应符合《高规》10.2.20和10.6.3条规定。
2、多塔楼之间的底盘屋面梁应加强；
3、各塔楼与底部裙房相连的外围柱、剪力墙，从固定端到裙房上一层的高度范围内，柱的纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，柱箍筋宜在裙房上下层的范围内全高加密；剪力墙宜按《高规》7.2.16规定设置约束边缘构件。
四、带转换层结构时，应满足《高规》第10.2节的各项规定。尽可能减少转换；使水平转换构件传力直接；强化转换层下部主体结构的刚度，弱化转换层上部的主体结构刚度，使转换层上下主体结构刚度、变形接近。如加大下部筒体厚度、提高砼等级，上部剪力墙开洞、减小墙厚等。
说了这么多，头有点晕，希望对楼主有用！大家多交流！

韦老宝2002

最初由 slack 发布
[B]2楼楼主说得非常好，这里再补充一点个人心得：.......2楼楼主的第2点是否有笔误？应该是尽量减小”塔楼部分”而非“裙房部分”的刚度吧。方法无非是减小上部剪力墙肢数或宽度。
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我所谓的减小“裙房的刚度”指在转换层之下，裙房中非塔楼部分的刚度；即在裙房部分a部分是塔楼之下的部分，b部分是非塔楼的部分，将a部分的刚度增加，减小b部分的刚度，这样在裙房屋面处刚度的突变就小了

xfxy0405

4号楼主说的很对，不过我看这是李国胜老师的经验，不过还是感谢你这么辛苦写下来。：）

xiaodu07

真是受益非浅啊，我做的高层太少了，希望多跟你们学习

cshetao

我个人认为可将地震作用提高一度半进行计算，保证再大震下处于弹性变形即可。这样对于我们设计者而言更有操作性。

bai_pppp

最初由 cshetao 发布
[B]我个人认为可将地震作用提高一度半进行计算，保证再大震下处于弹性变形即可。这样对于我们设计者而言更有操作性。 [/B]

将地震作用提高一度半不合适，放大地震效应并不解决问题，操作性很差，而且没有依据。

cshetao

任何复杂的结构如满足二阶段三水准设计则可以达到抗震的目的，第三水准是指“大震不倒”何谓大震？抗规条文说明中有解释即比基准烈度高一度半，如按本人所述的方法可保证“大震不坏”，关于操作方面只需上机把地震烈度改高一度半，用其计算结果设计即可

bai_pppp

将地震作用提高一度半并不能保证“大震不坏”，结构的承载力取决于最弱的部分而不是最强的部分，而且现行的抗震计算方法与实际情况还有差距，对于这个话题我觉着还是应以构造为主，地震作用应该放大，但放大的幅度太大也不合适，业主很难接受。还有一个问题：8度区怎么办？9度半？

bai_pppp

转贴一个，wwily看法：

带大底盘的高层建筑，本身由于结构在底盘上收进为塔，结构竖向就不规则，多塔时结构振型复杂，很多文章和试验均指出结构的扭转效应和高振型影响会很明显。如果结构布置不合理，将更进一步导致竖向刚度突变、扭转振型反应和高振型影响加剧。高层混凝土规程仅给出了对于多塔大底盘结构的一些原则性要求，如第10-6-1条，限制结构塔楼与底盘的偏心等。而抗震设计时，如果将转换层设置在底盘屋面以上的塔楼内，就是说同时采用了转化层结构和多塔楼结构两种不利形式，结构的竖向刚度突变，内力传递途径突变，结构抗力已经不是普通的结构分析所能达到的了，也就是说抗力也产生突变的情况。现行规范和规程毕竟不是百科全书，不可能对不熟悉、或者说不完全掌握的结构形式规定得具体到位。
如果实在避免不了，必须要做这样结构形式的话，我想首先是保障结构平面和竖向布置尽可能规则，这是最基本的要求。当然，这需要结构专业和建筑专业充分的配合，但是毕竟抗震工程不是单靠结构专业就可以独自完成的，同样需要建筑专业的把握。结构布置应符合规范、规程关于转换结构、多塔结构的有关条文规定，特别是对扭转控制，应尽可能提高结构扭转刚度，减小塔楼与底盘的偏心，并且尽可能多地让竖向构件落地。各塔楼本身层数、平面和刚度应尽可能接近，避免相差过大。不同塔楼的转换层布置避免采用不同的转换方式，并对转换层向上两层、向下直至底盘顶层的结构构件采取加强措施，如适当加大板厚、尽量减少板上开洞或尽可能只开小洞、双向配筋等等。
计算上至少采用两种不同力学模型的软件进行分析，并对转换构件、底盘顶层和转换层以上部位进行局部应力有限元分析。对转换构件的内力计算，不能只依据软件计算结构，因为某些软件计算结构并不真实。这需要设计者手工复核。当然，计算中应对构件内力、抗震等级等作提高处理。……这些都只是概念设计的要求，由此而来可以采取相应的抗震构造措施，例如提高构件体积配箍率、提高关键部位的构件配筋率、设置型钢等等，具体采取什么样的措施，要根据结构具体情况确定，不能一概而论。
但是，毕竟概念设计只是基于现有的、成熟的建筑结构和地震震害调查得来，可以指导我们去设计，但是就象计算机不是万能的一样，光凭概念设计也不充分，应该进行必要的模型试验。通过模型分析，获得对该结构的进一步认识，并在关键部位采取必要的措施。
从法规上，这倒好说，这样的结构属于超限工程，应该报抗震专项审查，到时候专家们会给出针对性意见。如果哪位仁兄、师姐遇到了这样的情况，倒不失为一个好机会。
好了，我的烂砖抛完了，请各位发表意见。

cshetao

回11楼：
1、请注意前提条件。尽管你说结构的承载力取决于其最弱的部分，但是当我把地震烈度提高一度半以后，所谓的最薄弱环节在实际地震力的作用下已经不薄弱了，并且建筑物的整体安全度大幅提高（注意我说的是整体性）。
2、你说现行的抗震计算方法与实际情况还有差距，没错。但我们仍得按规范执行。你强调应以构造为主，我不否认构造的作用，但想提醒一句，计算结果是我们进行构造设计的来源。简单说，一部分构造是为满足计算模型的假定（比如刚性楼板的假定），另一部分构造是用来规范结构的布置，而结构布置合不合理也是通过计算来判断的（比如层间刚度比、剪重比、扭转周期和平动周期之比等等）。反过来说，如果计算通不过，再强的构造措施也难以通过图纸审查，反之计算若通过，则有探讨的余地，至少我们这里是这样。回到这个具体的情况，请问你会在结构最薄弱的环节采取什么程度的构造措施？你有什么依据？钢筋加多了，有受压区高度的问题；截面加大，势必产生刚度问题；等等。所以说，所谓的构造设计应在有计算保证的前提下，有的放矢地进行。换句话说，虽然提高1.5度的做法并非十分精确，但它能分析出构件大致的配筋分布和配筋量，而这是一些具体的构造措施难以解决的问题。
3、你说这种做法不经济，业主难以接受。我认为亦不存在这种担心。遇这种情况提高地震作用力是常规钢筋混凝土结构构造做法，这比起将结构改为钢结构或钢骨结构不是经济得多吗？而且我们还可以根据具体情况只将结构的最薄弱环节提高1.5度，其造价将更不成为问题。
4、你问8度区和9度半区怎么办？答：8度区可提高1度进行设计，如果在9度以上地区，试问斑竹，你会同意此类不规则建筑出现在9度区吗？
仅供参考，言责不负！

bai_pppp

欢迎cshetao 积极参加讨论，这个问题应该说是个复杂的问题，没有清晰明确的答案（起码我是没有的，还望指教），讨论的目的是为找出一个尽量优化的解决方法，尽管不一定能有所结果，通过图纸审查应该不是目的。 cshetao的说法我基本理解，在这种情况下确实是一种复杂问题简单化的一种办法，但这种办法不解决所有问题，地震作用放大3倍左右代价未免太大，我觉着比起将结构改为钢结构或钢骨结构一定不经济（其实这个比较基本不成立，问题的性质不一样，也许我理解的不对，cshetao没有说明在相同建筑方案的前提下将结构改为钢结构或钢骨结构如何做）。
    把地震烈度提高一度半以后是否就能保证在大震下结构处于弹性状态？建筑物的整体安全度提高这点倒是同意。结构的最薄弱环节部位我认为到不一定是突变部位，突变部位足够强以后最薄弱环节就会转移。抗震还是应该从耗能的角度，尽可能控制塑性绞出现的部位和次序。这种结构地震作用应该放大，但放大的量值得商榷，地震作用应有的放矢地放大。
    关于构造与计算的关系，cshetao的观点我认为值得商榷。我所说的构造其实包含了概念设计的一部分内容，不仅仅是指更高的抗震等级，cshetao计算时将地震作用提高一度半的同时是否在确定抗震等级时也应将地震作用提高一度半。结构计算的确可以提供一些有关结构规则性的量化指标，但这只是一个验证而已。对于某一方面不可避免的不规则，结构布置和方案在其他方面就应最大限度的保证其规则、简单，不可避免的不规则因素尽量减少。其实一个结构在大的布置确定以后，对于一些计算得出的参数（扭转周期和平动周期之比、位移比等）是否符合规则结构的特征是可以预见的。
    也许所处地区不同，各地的经济情况不一样，我所在的地区，业主对于用钢量、截面尺寸非常敏感，适应市场实在是没办法。这里的市场环境，将地震烈度提高一度半，肯定会被干掉的，郁闷啊。
    再谈一下地震烈度提高一度半的实际操作问题。前面我并没有同意此类不规则建筑出现在9度区的意思，只是想说8度区简单提高一度半会有问题。cshetao前面说了，“8度区可提高1度进行设计”，那么意味着在7度半区，相同的建筑方案此类不规则结构与8度区在抗震上是完全一样的。很显然，此类不规则结构在8度区更不利，其抗震方面的安全度反而更低，我认为不合理。至于“只将结构的最薄弱环节提高1.5度”的说法更不妥，结构各部位的抗震能力不匹配，假设在7度区，加强部位按8.5度，其它按7度？也许理解不对，还望指点。

cy_28

由于总体结构竖向传力构件的不连续，而是通过转换结构的内力
重分配，再向下传递，由于转换层上下的差异，特别是高位转换对
整个结构的内力重分配,规范这条可以结合一般转换层的特点和塔楼
转换特点采取一下措施
1，转换层的升高，其一影响的就是首层地震剪力的增加，所以应
该保证落地剪力墙的数量，最好加强底部的刚度
2，尽量拉大上部剪力墙的间距，减小墙肢长度和数量，改变墙厚
等措施来调整转换层上下刚度，使它的变化比较均匀，尽量接近
3，如果是采用梁式转换，因为转换梁的刚度比框支柱大得多，为
保证结构不出现机构破坏，应该严格控制好框支柱的延性，就是说
控制好框支柱的轴压比，体积配箍率（轴压比〈0.55，柱的配筋率〉
1。6%，可以采用芯柱加复合加密箍筋）
4，加强转换层结构的刚度和整体性，提高转换结构的承载能力和
变形能力（混凝土强度采用C40~C55，板厚200~250，，配筋采用大
直径、高强度钢筋，减少钢筋根数）
5，因为与转换层相近的的墙体要与转换层共同工作，当转换层上移
时应该适当加强转换层下各楼层的墙，柱截面和配筋，以减少转换层
位置上移时对其下各层地震总剪力和总弯距增大的不利影响