高层建筑梁式转换层的结构设计分析 高层建筑结构设计答案

发布时间:2019-08-28 01:31:12 来源: 合同范本 点击:

  摘要:随着近几年建筑业的蓬勃发展,建筑的功能呈现出多样化,结构也越来越复杂,其结构设计要求更是日益提高。梁式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式,在高层建筑领域占有重要的地位。本文以现有的梁式转换层设计理论为基础,分析了高层建筑梁式转换层的结构设计。
  关键词:高层建筑,梁式转换层,结构设计
  中图分类号: TU97 文献标识码: A
  1 前言
  我国高层建筑发展从上世纪 70 年代中期开始加速,底部大空间结构的发展使得转换层结构朝着形式多样化、方法多样化、结构受力更有力的方向发展。转换层结构目前已经成为了现代高层建筑结构的发展趋势之一。结构转换层设计也使?#26377;?#24320;间住宅到中等开间的写字间,再到大空间的商城的转变成为了可能。
  2 梁式转换层结构形式
  梁式转换层结构的主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。在《高层建筑混凝土结构技术规程?#20998;校?#23545;转换梁的最小高度和宽度作如下规定:框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度,不宜小于其上墙体截面厚度的2倍,?#20063;?#26131;小于400mm,当梁上托柱时,尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时,转换梁高不小于其跨度的1/6,非抗震设计时,转换梁高不小于跨度的1/8。从这项设计规程中可知,采取这些限制主要是为了保证转换梁结构的整体刚度,增强结构的可靠性。
  3 高层建筑结构转换层的特点
  3.1 钢骨混凝土转换层
  钢骨混凝土梁不但刚度好,?#24615;?#21147;高,可大大减小截面尺寸,而?#23452;?#24615;、耐久性和抗震性能优于钢筋混凝土梁。另外,钢骨混凝土梁在施工阶段其自身的刚度好,定位准确,能够减少支模,加快施工速度。
  2.2 预应力混凝土转换层的应用
  采用预应力技术可?#28304;?#26469;许多结构和施工上的优点,比如减小截面尺寸、控制裂缝和挠度,控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等等。所以预应力混凝土结构非常适用于建造承重荷载的大跨度转换层,而且有自重轻,节省钢材和混凝土等优点。
  4 转换层的结构形式及设计原则
  4.1 转换层的主要结构形式
  底部带转换层结构,转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地,所以必须设置安全可靠的转换构件。根据现有的工程经验和研究结果,转换构件可以选择采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。鉴于转换厚板在地震区的使用经验较少,可以在非地震区和6度抗震设计时采用,?#26434;?#22823;空间地下室,由于周围有约束作用,地震?#20174;?#23567;于地面以上的框支结构,故7. 8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。针对梁式转换层结构较为普遍采用。
  4.2 转换层设计原则
  4.2.1转换层的结构平面布局
  工程底部为框架的剪力墙结构体?#22270;?#21333;、规则,上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上,东西向完全对称,南北向质量中?#25376;?#21018;度中心偏差不超过2m,结构偏心?#24335;?#23567;。除核?#32784;?#22806;,其余剪力墙布置应分散、均匀,而且尽量沿周边布置,从而增强抗扭效果。研究得出,底部转换层位置越高,转换层上下刚度突变越大,内力传递途径的突变就越加剧,另外,转换层位置越高,落地剪力墙或简体就容易出现受弯裂缝,致使框支柱的内力增大,而转换层上部附近的墙体容易被破坏。总之,转换层位置越高对抗震就越不利。
  4.2.2 转换层的竖向布置
  高层建筑转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要,沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置,也以根据建筑功能的要求,在楼层局部布置转换层,而且自身的这个空间既可以作为正常使用楼层,也可以作为技术设备层,但必须保证转换层能有足够的刚度,以防止沿竖向刚度过于悬殊。对大?#30528;?#22810;塔楼的商住建筑,塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层,并加大屋面梁、板尺寸和厚度,从而避免中间出现刚度特别小的楼层, 减小震害。对部分框支剪力墙高层建筑结构,其转换层的位置,7度区不宜超过第5 层,8 度区不宜超过第3层。转换层位置超过上述规定时, 应作专门研究并采取有效措施。
  4.2.3 转换层的抗震设计
  为保证转换层设计的安全性,规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在 3 层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应按照高规规定提高一级采用,提高其抗震构造措施,而?#26434;?#24213;部带转换层的框架,其核心简结构和外围为密柱框架的简中简结构的抗震等级没必要提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大,8 度抗震设计时,还应考虑竖向地震作用的影响。
  5 梁式转换层结构的设计与构造
  由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙,其传力途径多次转换,受力复杂。框支主梁除了要承受其上部剪力墙的作用外,还要承受梁传给的剪力,扭矩和弯矩,框支主梁容?#36164;?#21040;剪破坏。?#26434;?#26377;抗震设防要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抗震能力,在进行结构平面布置时,应该将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成落地剪力墙与框支墙与剪力墙协同工作的受力体系。
  5.1 转换梁的设计与构造要求
   转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算?#33539;ǎ?#20197;避免脆性破坏和具有合适的含箍?#30465;?#36716;换梁不宜开洞,如果需要开洞,?#32431;?#24212;该位于梁中和轴附近。?#32431;?#19978;下弦杆一定要采取加强措施,箍筋要?#29992;埽?#20174;而来增强其抗剪能力。上下弦杆箍筋计算时应该用剪力设计值乘以放大系数1.2。?#20493;纯?#20869;力较大时,可以采用型钢构件来加强。
  转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%,转换梁中主筋不宜有接头,转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通,下部主筋应全部贯通伸入柱内。
  5.2 框支柱的设计与构造要求
  框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算?#33539;ā?#22320;震作用下的框支柱内力需要调整。在抗震设计时, 框支柱的柱顶弯矩应该乘以放大系数,并按放大后的弯矩设计?#21040;?#34892;配筋,每一层每一根柱承受的剪力之和应该取基底剪力的20%;当框支层为3层或3层以上时,每层框支柱承受剪力之和应该取基底剪力的30%;框支柱剪力调整后,还应相应的调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力和弯矩,框支柱轴力可以不予以调整。
  框支柱全部纵向钢筋的配筋率,抗震等级一级时不宜小于1.2%,二级时不宜小于1.0%,三级时不宜小于0.9%,四级及非抗震设计时不宜小于0.8%。纵向钢筋间距抗震设计时不应大于200mm,?#20063;?#23567;于80mm,全部纵向钢筋配筋率不宜大于4% 。
  5.3 转换梁的截面设计方法
  目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法主要是应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律,为了能够直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算,假定不考虑混凝土的抗拉作用,所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受?#39592;?#28151;凝土的强度达到轴?#30446;?#21387;强度设计值。
  5.4 托墙形式转换梁截面设计
  当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时,转换梁与上部墙体共同工作,其受力特征与破坏形态表现为深梁,这时转换梁截面设计方法应该采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法,并且计算出的纵向钢筋应沿全梁高?#23454;?#20998;布配置。因为这时转换梁跨中较大范围内的内力比较大,所以底部纵向钢筋不宜截断和弯起,应该全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时,转换梁基本上可以按照普通梁的截面设计方法进行配筋计算,纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
  6 结语
  通过高层建筑转换层结构设计中,梁式转换层是整体结构设计中的难点和重点,更是不同形式结构体系转换的关键点,因此,在设计中要较为严格的控制刚度等因素,结合结构布置正确选择建筑抗震类别,在可能的情况下做出较优的技术方案才能实现经济、安全、实用的综合目标。
  参考文献:
  [1]胡晓京.梁式转换层结构设计分析[J].江西建材,2013
  [2]陈颖.某高层建筑梁式转换层施工技术探讨[J].山西建筑,2013
  

相关热词搜索:结构设计 高层建筑 转换 分析

版权所有 律师资料网 www.toinw.club
赌徒送彩金