中国美术学院风景建筑设计研究总院有限公司 310012
摘要：随着经济的快速发展，住宅建筑的结构形式也变得越来越复杂。框支剪力墙结构作为一种新的结构体系在城市建设中越来越多，它是将剪力墙结构体系与框支转换层结构体系相结合的一种结构布置形式。本文主要对住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计进行分析探讨。
关键词：住宅建筑；带转换层；框支剪力墙；结构设计
1住宅建筑带转换层的剪力墙结构设计及计算优化
1.1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。
1.2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）。减少结构自重，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
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。高层住宅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。
2住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计的要点
（1）在确定了住宅建筑的整体结构形式为框支剪力墙结构以后，设计工作者应该根据建筑结构设计的有关标准调整建筑结构布置方案，确定抗震等级，同时对其中涉及到的垂直向框架构件的所有尺寸和数据进行仔细的分析，而后在此基础上设计施工图。（2）提升转换层下层建筑的设计效果，避免转换层以下发生薄弱问题，提升落地的剪力墙的抗弯曲性能，保证框支柱的轴压比在合理范围内，通过复合箍全高加密措施，保证框支柱的延展性和抗形变能力。转换层下层建筑的混凝土强度等级应该做出适当的调整，如果其等级过高则很可能出现可塑性问题，在发生地震等情况的时候缺乏足够的变形能力，进而影响到其上层建筑的抗震性能。在框支柱截面大小无法增加以及混凝土强度等级无法调整的情况下，为保证建筑整体稳定性，我们应采取芯柱或者加型钢的办法来提高轴压比及延性性能的要求。（3）转换层上部结构设计中，如果需要则尽量避免选用短肢剪力墙结构，转而利用普通剪力墙结构，这主要是因为短肢剪力墙结构有更高的抗震性能，其要求和施工标准都更加复杂，另外其抗侧能力较普通剪力墙更差，因而综合分析，应尽可能少采用短肢剪力墙结构。（4）在设计的过程中，尽可能避免采用高位转换，转换层以下的建筑层数越多，抗震性能越差，高位转换的时候需要承受的应力和重量比较大，在转换层提升的情况下，建筑结构的整体重心将会发生上移，抗震优化难以为继。
3住宅建筑转换层的优化设计
3.1特殊框支梁的设设计
规范要求转换层上部的剪力墙宜直接落在框支主梁上，但转换层上下部轴网不重齐，有一处很难做到。最后决定把该处设计成等高交叉框支主梁，以满足规范的要求。
3.2框支梁的计算与构造
（1）框支梁计算采用SATWE程序，并用FEQ程序进行复核。
（2）按规范要求框支梁上、下部纵向钢筋最小配筋率为0.4%。
（3）框支梁的断面为800mm×1800mm。其上下部纵向钢筋均直通到框支柱内，其腰筋间距：梁下部为100mm，上部为200mm，直径为Φ18。框支梁的箍筋沿全跨加密，间距为100mm，直径为Φ14和Φ16。以上构造均满足规范要求。
3.3转换层楼板
按规范要求楼板厚度不宜小于180mm，应双层双向配筋，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%，楼板中钢筋应锚固在边梁或墙体内。
3.4转换层设计中应注意的问题
（1）要保证大空间层有充分的刚度，防止沿竖向刚度变化过于悬殊。抗震设计时，要控制转换层上下层刚度变化率，使之尽量接近1，不大于2。为此可以采取控制落地剪力墙的比例，加大落地墙的厚度，提高砼的强度等级，减小洞口尺寸，使纵横连接形成筒体，还可以增设补偿剪力墙，来增加空间层的刚度。
（2）复杂受力构件，进行空间分析整体计算后，一定要截取框支梁上下两层作为计算单元，进行有限元分析计算。框支梁的截面尺寸由剪力控制，截面高度可取跨度的1/5～1/7，必要时加腋梁。在构造上要采取措施，提高框支梁和上部墙体整体受力性能，放大框支柱柱头并直通框支梁的顶部，解决框支梁的剪力传递。
（3）转换层位置较高的高层建筑不利于抗震，转换层位置设定要符合抗震设防烈度要求。为保证结构的安全，和地震作用下落地剪力墙和框支柱不先于转换层上部结构进入屈服状态，要使大空间层的安全系数大于上部。要严格控制框支柱的轴压比和柱端抗剪强度。试验资料表明，转换层楼板有变形，大空间部分框支柱的位移增大，从而使框支柱的剪力比计算值大了很多。因此底部大空间楼层框支柱的内力不能直接采用楼板刚度无限大的假定计算结果，抗震时框支柱的轴压比控制在0.6以下，箍筋采用复合箍，间距不大于100mm，以增大柱子的延性。
4转换层设计中应注意的问题
4.1要保证大空间层有充分的刚度，防止沿竖向刚度变化过于悬殊。抗震设计时，要控制转换层上下层刚度变化率，使之尽量接近 1，不大于 2。为此可以采取控制落地剪力墙的比例，加大落地墙的厚度，提高砼的强度等级，减小洞口尺寸，使纵横连接形成筒体，还可以增设补偿剪力墙，来增加空间层的刚度。
4.2复杂受力构件，进行空间分析整体计算后，一定要截取框支梁上下两层作为计算单元，进行有限元分析计算。框支梁的截面尺寸由剪力控制，截面高度可取跨度的 1/5 ～ 1/7，必要时加腋梁。在构造上要采取措施，提高框支梁和上部墙体整体受力性能，放大框支柱柱头并直通框支梁的顶部，解决框支梁的剪力传递。
5结语
住宅建筑带转换层的框支剪力墙结构设计中，工程设计人员在工作中要按照相关设计的要求，结合工程的实际情况对结构的薄弱环节进行认真的分析。同时，还要注意框支梁框支柱配筋的特殊性，充分发挥工程设计软件在建模和分析方面的优势，对不同方案进行比较研究，制定科学、完善、合理的框支剪力墙结构设计方案，为切实提高建筑工程的施工质量提供保障。
参考文献：
[1]刘军.高层住宅建筑框支剪力墙结构设计探讨重点探寻[J].建筑技术开发，2020，47（03）：23-24.
[2]张富.建筑工程中高位转换层框支剪力墙结构的设计[J].建设科技，2017（17）：118-119.