贵阳渔安安井温泉旅游城未来方舟G7项目位于贵阳市东部云岩区渔安安井片区，总建筑面积39.7万m²。地下4层及地上7层裙楼用作车库、设备房和商业。裙楼以上的3栋塔楼为住宅，其中2#塔楼地上48层，结构总高度为188.1m;3#塔楼地上54层，结构总高度为206.1m;4#塔楼地上51层，结构总高度为197.1m。3栋塔楼均超过B级高度建筑140m限值，结构均存在5项不规则:扭转不规则、凹凸不规则2项平面不规则，刚度突变、构件间断2项竖向不规则，局部夹层1项局部不规则，属超B级高度的超限高层建筑，需进行超限高层建筑工程抗震专项审查。建筑效果图见图1。

　　 3栋塔楼底部架空层层高均为6m，标准层层高均为3m，避难层均设置在18层、33层和48层，且层高均为5.2m。以3#塔楼为例进行分析，3#塔楼平面呈矩形，平面尺寸为33m×37m，裙楼以上高宽比X向为5.6,Y向为5.0，核心筒平面尺寸为11m×9.9m，高宽比X向为15.6,Y向为17.3。

　　 建筑结构设计使用年限为50年，安全等级为二级，3#塔楼的抗震设防类别均为丙类。工程区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期0.35s，设计地震分组为第一组。场地类别为Ⅱ类，拟建场地为建筑抗震一般地段。承载力计算时采用100年一遇基本风压w₀=0.35kN/m²，结构位移计算时按50年一遇基本风压w₀=0.30kN/m²采用，地面粗糙度类别为C类。

　　 3 栋塔楼采用部分框支剪力墙结构体系。上部住宅根据建筑立面、平面户型及结构受力的要求布置剪力墙，塔楼中部利用楼梯、电梯及设备间设置全楼通高落地的钢筋混凝土核心筒。因下部裙楼商业功能需要，核心筒外的住宅剪力墙无法落地，故在塔楼底部架空层(7层)设置框支转换。本文以3#塔楼为例展开分析。塔楼标准层结构平面布置图见图2,7层转换层结构平面布置图见图3。

　　 上部结构嵌固端设在地下室顶板(首层平面)。在基础底板至7层的核心筒外圈剪力墙内设置400×25钢管，钢材牌号为Q345B，控制其墙厚为700mm,7层转换层以上墙厚逐渐由550mm减小至300mm。核心筒内剪力墙全高维持300mm和200mm两种墙厚不变。核心筒外、7层转换层以上，由于3#塔楼需要转换54层住宅，转换层数较多，框支剪力墙底部的自重负荷较大，故在8,9层部分核心筒外圈剪力墙内设置200×20钢管，控制其墙厚为400mm,9层以上墙厚逐渐减小至200mm，以减小对住宅室内使用空间的占用。落地框支柱采用钢管混凝土柱1 300×30，混凝土强度等级均为C70，在满足强度和刚度的要求下可尽量减小柱截面，且具有较好的延性。为满足剪扭受力要求，2m高转换梁内置型钢H1 600×400×25×25，在平面四角悬挑转换处设置柱帽。由于存在部分间接转换，转换梁与核心筒交接处剪力较大，采用在转换梁局部加腋至下层楼板处的技术措施，保证该处转换梁截面具有较大的抗剪承载力，也提高了转换梁的抗弯刚度，减小了框支剪力墙与核心筒之间的竖向变形差。全楼采用现浇钢筋混凝土楼盖，其与钢管混凝土柱采用环梁连接。整体结构抗侧力体系见图4。

　　 对梁式转换结构进行分析时，常将转换梁按一般梁杆处理，将采用杆系-墙元计算模型求得的转换梁内力作为设计依据。但该做法未考虑转换梁与框支剪力墙的整体协同工作以及楼盖对框支转换构件变形的约束。而框支剪力墙、楼板和转换梁实际是作为一个整体共同变形受力的，故按杆系-墙元模型计算并不合理。

　　 本文选取图5方框中一榀典型最不利的框支转换结构进行分析，各构件信息见图6，混凝土相关计算结果见图7，组合工况下ABAQUS,YJK两种软件模型计算结果对比见表1。通过对比ABAQUS三维实体有限元模型和YJK杆系-墙元模型的计算结果，分析框支转换传力机理，以进一步探讨合理的转换梁设计方法。

　　 结合图7和表1中转换梁轴力发现，对于内力为竖向荷载控制的转换结构，ABAQUS模拟的框支转换结构呈现近似“拉杆-拱”的受力模式。墙身内力通过墙内两根斜向主压杆传向两侧墙角，再通过转换梁向两侧支座(核心筒外墙和框支柱)传递;转换梁为变截面拉弯构件，全截面受拉，靠近支座两侧弯剪较大。而YJK模拟的转换梁受力类似一根未考虑梁墙整体协同作用的受弯构件，其在近框支柱端承受压弯，跨中承受拉弯，靠近核心筒外墙的转换梁加腋端还因用斜撑杆模拟加腋产生了较大的内力突变。考虑到ABAQUS模拟的转换梁仅轴拉力较YJK模拟计算得要大，偏保守考虑，转换梁弯剪仍取YJK模拟计算结果，将轴拉力放大1.1倍，按拉弯构件设计。在转换梁内设置型钢以保障转换梁剪扭安全，在提高转换梁抗弯刚度的同时减少框支剪力墙端变形差。

　　 框支剪力墙与落地核心筒并非直接按墙肢刚度分配层剪力，两者在转换层附近存在剪力传递。为方便研究，在保证全楼层数相同、高度、层荷载相近的前提下简化原模型结构平面布置和层高，通过在简化模型中改变转换层位置(分别置于2,5,7,10层)，分别研究水平和竖向荷载作用下框支剪力墙与落地核心筒之间的剪力传递规律，以及转换层位置对剪力传递的影响，转换层置于7层时，简化模型1～25层计算结果见图8。

　　 由图8可知:

　　 (1)水平荷载作用下，转换层的核心筒存在剪力突变(图8(a))，框支墙底与框支柱顶的不平衡剪力通过转换层楼盖传递给核心筒，剪力方向同水平荷载方向一致，致使核心筒剪力在转换层楼盖上下相差较大。

　　 (2)水平荷载作用下，转换层以上的核心筒层剪力并非从上到下逐渐增加，无论转换层所在位置高低，转换层以上数层范围的框支剪力墙均对核心筒产生与水平荷载反向的作用力，致使核心筒剪力减小甚至在转换层上1～2层范围内反号，框支墙剪力则在转换层上1～2层成倍激增，见图8(b)。

　　 (3)竖向荷载作用下，由于结构平面和核心筒平面双向近似对称，因自重引起的结构层剪力和核心筒层剪力较小，但框支墙层剪力在转换层上1～2层范围存在剪力激增(图8(c))。这是由于框支墙一端支承于框支柱上、另一端支承于转换梁跨内，两端存在变形差异引起的。但通过上部楼盖约束，该变形差迅速减小(图8(d))，框支墙剪力亦迅速减小。

　　 (4)对比不同转换层位置的简化模型，发现剪力传递规律类似，不再赘述。

　　 本工程结构底部加强区涵盖了上述剪力激增的8,9层框支剪力墙以及剪力反号突变的7层核心筒，在剪力墙抗剪截面和抗剪承载力验算时，依据《钢管混凝土叠合柱设计规程》(CECS 188∶2018)(简称叠合柱规程)考虑底部加强区框支剪力墙与核心筒内的钢管贡献。经验算，以上墙肢抗剪截面和抗剪承载力均满足规程要求，钢管混凝土剪力墙抗剪验算结果见表2。

　　 框支剪力墙剪力除部分直接由框支柱向下传递外，其余均需通过转换层楼盖传递到落地核心筒，楼板自身平面内也存在剪力。为保证楼板能可靠传递面内剪力，除按高规^[1]10.2.24条手算复核小震组合下转换楼板截面厚度和转换楼板与落地核心筒交接截面的受剪承载力外，采用YJK1.7.0分析大震作用下的楼板应力(图9)。计算结果表明:

　　 (1)大震作用下，转换层楼板拉压应力一般不超过1MPa，小于C50混凝土的抗压、抗拉强度标准值;核心筒附近以及筒外剪力墙侧的局部楼板存在应力集中现象，通过双层双向拉通板筋、加大板筋配筋率等相应措施，可达到大震楼板受拉不屈服的性能目标;剪应力一般不超过0.7MPa，仅核心筒附近以及筒外剪力墙侧的局部楼板存在应力集中现象，小于楼板混凝土部分的抗剪承载力0.7f_tk=1.848MPa，可达到大震楼板受剪不屈服的性能目标。

　　 (2)大震作用下，其余楼层楼板拉压应力一般不超过0.7MPa，小于C30混凝土的抗压、抗拉强度标准值;核心筒附近以及筒外剪力墙侧的局部楼板存在应力集中现象;剪应力一般不超过0.5MPa，小于楼板混凝土部分的抗剪承载力0.7f_tk=1.407MPa。

　　 由于高位转换导致转换层上、下各两层存在剪力突变问题(3.2节)，对该范围的楼板要适当加强，要求转换层板厚不小于180mm，转换层上、下两层板厚不小于120mm，配筋双层双向拉通并加强，可满足楼板在大震作用下抗剪不屈服、拉压不屈服的性能目标，保障面内剪力可靠传递。

　　 钢管混凝土框支柱与型钢混凝土转换梁的连接节点是本工程转换的关键传力部位。设计原先参照叠合柱规程3.1.5条转换梁-叠合柱连接节点的做法(即方案1)，见图10(a)。框支柱钢管伸入梁底50mm，钢管内设置焊接环形箍钢筋笼，伸至转换梁梁顶纵筋下方。钢筋笼的竖向插筋由柱头压弯计算确定，本工程框支柱顶即使在6度大震组合下仍为小偏压受力，即柱全截面受压、无拉区，故竖向插筋按构造配置。节点受剪验算时偏保守地按钢管内混凝土承受全部剪力考虑，即使不考虑钢管、钢筋笼的抗剪帮助，验算得到的节点受剪仍安全且有较大富余。为防止钢管上方混凝土局部受压破坏，在钢管顶面设置内衬钢管，两个方向的转换梁底筋对提高局压承载力也有帮助。经手算复核和ABAQUS有限元分析证明，方案1节点的压弯、受剪、局部受压均满足承载力计算要求，且已应用于多个7度区已建成项目，安全可靠。

　　 但超限审查过程中，部分专家认为原设计节点非刚性连接，建议加强，即在框支柱钢管内置型钢并伸入节点区中点以上。考虑到型钢伸入节点不便于双向梁筋贯通，提出另一种连接做法(即方案2)，见图10(b)。即在框支柱钢管内增设钢棒(Q345GJC)等代型钢伸入转换梁1 550mm，另设插筋亦伸入转换梁1 550mm，形成四个分离式四分之一芯柱，钢棒、插筋间距保障梁底筋贯通，确保转换梁纵筋受拉锚固的安全性，并保证施工便利。转换梁内置型钢上翼缘和腹板伸入节点，利用翼缘与框支剪力墙钢管连接，下翼缘不伸入节点。通过连接构造加强、手算复核和ABAQUS有限元分析证明，方案2节点压弯、受剪、局部受压均满足承载力计算要求，也安全可靠且有较大富余。但相比方案1，方案2施工较为麻烦。

　　 本工程预定的结构抗震性能目标为C级。为增强结构的抗震能力，除按规范^[1,2]要求进行设计外，采取以下加强措施:

　　 (1)底部加强区剪力墙的加强措施:底部加强区(1～9层)落地核心筒外围剪力墙和框支转换上两层(8层、9层)的框支剪力墙采用内置钢管的剪力墙，控制剪力墙轴压比以保证大震时的延性;提高底部加强区剪力墙分布筋配筋率至0.6%，暗柱的配筋率加大至1.5%;控制底部加强区剪力墙在罕遇地震作用下的剪应力水平，并满足较为严格的“压弯不屈服、抗剪弹性”的B级性能目标。

　　 (2)框支柱、转换梁和框支转换连接节点的加强措施:框支柱采用承载能力及延性较好的钢管混凝土柱。提高转换梁上、下纵向钢筋配筋率至0.75%，并要求达到大震“受弯不屈服、抗剪弹性”的B级性能目标;适当提高转换梁配箍率，对剪力较大的转换梁内置型钢，以控制剪压比，增强抗剪承载力。框支转换连接节点采用钢棒芯柱和插筋加强，钢棒、插筋间距保证转换梁底筋贯通，确保转换梁纵筋受拉锚固要求的安全性和施工便利性。钢棒和插筋伸入钢管柱内深度满足插筋1.6L_aE(L_aE为抗震锚固长度)的锚固要求。

　　 (3)薄弱层和非底部加强区剪力墙(含过渡层)的加强措施:18,33,48层避难层及其上下各一层剪力墙抗震等级提高为一级，设置约束边缘构件。7层转换层和18,33,48层避难层层高与相邻层层高相比较大，除在小震分析时指定地震作用下的剪力标准值乘以1.25的放大系数之外，以上各层剪力墙还要求达到“大震抗剪弹性、压弯不屈服”的B级性能目标。转换层以上10层设为过渡楼层，过渡楼层剪力墙的抗震等级提高为一级。非底部加强区的周边剪力墙和一字形剪力墙局部适当加大墙厚，设置暗柱，并按框架柱构造加强。

　　 (4)楼板的加强措施:转换层楼板加厚至180mm，采用双层双向通长配筋，适当提高楼板配筋率;转换层以上两层楼板和避难层楼板加厚至120mm;标准层四角部和凹处附近楼盖加厚至120mm，双层双向配筋且不小于10@150。

　　 贵阳渔安安井温泉旅游城“未来方舟”G7项目为高位转换且转换层数较多，结构受力复杂。通过详尽、有针对性的转换结构分析，并结合相应的构造加强措施，可确保结构达到预设的C级抗震性能目标，满足安全、适用、经济的要求。此外，还得出如下结论:

　　 (1)ABAQUS三维实体有限元分析显示，框支转换结构受力呈现近似“拉杆-拱”模式，转换梁应按拉弯构件设计。

　　 (2)水平荷载作用下，转换层核心筒存在剪力突变，受核心筒外框支墙反作用，转换层以上数层核心筒的剪力有所减小甚至反向，转换层以上1～2层框支剪力墙剪力激增，设计需着重留意复核与加强。

　　 (3)转换层及上下各两层楼板需复核加强，保障面内剪力传递。

　　 (4)提出的两种钢管混凝土柱框支转换节点形式，均安全可靠且方便转换梁拉筋贯通锚固，可供类似框支连接节点设计参考。

　　 项目已于2018年7月通过贵阳市住建局组织的抗震设防专项审查，预计于2020年6月结构封顶。