高层建筑转换梁结构承载能力及配筋方法的试验研究_王森
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地铁车辆基地运用库是全线车辆停放和检修的主要场所,因其占地面积大,利用上部空间进行房产物业开发是提高城市土地利用率和地铁投资回报率的有效途径,应用前景较为广阔。
设计运用库上部空间时,上部结构体系常采用框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、钢结构和组合结构等多种结构体系;竖向构件转换主要采用部分抗侧力构件(剪力墙、核心筒)落地、部分竖向构件转换的形式;转换层常采用梁式或厚板转换。
地铁车辆段上盖带转换层框架结构,设计一般具有以下难点:(1)竖向体型收进或设置多塔;(2 )塔楼偏置;(3)转换层结构处理,竖向构件不连续;(4)平面凹凸不规则。
本文结合某地铁车辆基地运用库上盖的带转换层框-剪结构,采用midas GEN软件对上盖结构的转换层进行多尺度有限元分析,以考察其抗震性能要求。
1、工程概况某地铁车辆基地运用库上盖的A3及A5楼为钢筋混凝土框支剪力墙结构,存在扭转不规则,凹凸不规则,刚度突变,竖向构件不连续(厚板、转换梁转换),承载力突变,斜墙等众多不规则项,属超限高层建筑工程项目。
A3及A5楼位于运用库Ol-O3, Ol-O4, 01 -05分区上方,利用这些分区预留的墙柱竖向构件来转换上部的A3及A5楼。
2、厚板转换层性能要求按专项审查会专家组的咨询意见,厚板转换层(含转换梁)性能目标要求为〃中震弹性、大震不屈服"(表1 )。
表1转换厚板构件抗震性能目标注:*指满足JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构设计规程》中C级性能目标。
3、多尺度有限元分析模型3.1 多尺度有限元计算模型采用midas Gen软件进行整体多尺度有限元分析。
为考虑更真实的边界条件,建模时转换层的厚板、转换梁及厚板上下剪力墙,均采用实体单元,其余剪力墙则采用墙单元,楼板采用板单元,梁、柱采用梁单元。
建模后整楼模型和转换板及厚板上下剪力墙实体单元网格如图1、图2所示。
图1 midas Gen整体多尺度有限元模型3.2 材料参数、荷载及地震作用(1 )材料参数、梁、楼面永久荷载、可变荷载均按设计取值。
建筑设计建 筑 技 术 开 发·19·Architectural DesignBuilding Technology Development第47卷第23期2020年12月城市化进程的快速推进促进了高层建筑的大力发展,建筑结构形式越来越复杂,对内部结构的承重要求更高,也更为细致,为此应采取可靠措施保证传力路径简洁明确。
不同高层建筑物类型在作用和功能方面有着明显的差别,结构转换层在高层建筑结构中可作为承重结构的过渡带,或者说是起上部建筑结构地基作用,可有效提高高层建筑整体结构稳定性,保证其使用安全性和寿命。
但是要发挥其应用效果须保证其设计合理,选择合适的结构形式,对构件进行应力分析,同时考虑上下层建筑结构的设计要求,科学合理地对高层建筑进行规划,发挥结构转换层对房屋建筑整体稳定性和安全性的保障作用。
1 带结构转换层的高层建筑结构基本概述1.1 高层建筑结构转换层简介结构转换层目前在我国的高层建筑物中出现较为频繁,上下层面的建筑空间上既有一定的联系,又需保持一定独立性,为保证不同高层建筑物功能的良好实现,确保不同的转化构件及结构形式与当前的建筑结构相适应,需根据高层建筑的实际功能和作用来调整结构设计。
设计结构转换层可很好地满足功能不同的上下层建筑空间分隔的目的,科学划分不同的功能和作用区,合理安排建筑物的布局,最大化利用建筑空间。
1.2 高层建筑结构转换层的具体作用高层建筑从竖向层面来看,各楼层之间的结构承重构件不相同,上下部楼层结构体系差异较大,中下部楼层承受的压力明显高于较高楼层,且每层由于风荷载、结构自重、结构内部荷载的不同,整体受力情况有很大变化,为此需设置不同的网轴,提高高层建筑下部结构的刚度,并转换上下部结构形式,以保证此类建筑物在实际使用中的质量和可靠性,结构转换层的作用正是如此。
1.3 高层建筑结构转换层设计特点相比普通的建筑结构转换层,高层建筑由于垂直荷载区别较大,在截面形式和面积设计上有很大不同,且对于配筋和钢筋布设有很高的标准规定。
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(8), 1166-1173 Published Online August 2023 in Hans. https:///journal/hjce https:///10.12677/hjce.2023.128134上海某高层建筑带长悬挑转换桁架结构分析张利花上海众鑫建筑设计研究院有限公司,上海收稿日期:2023年7月29日;录用日期:2023年8月19日;发布日期:2023年8月30日摘要某高层商办楼由于建筑立面效果要求,在南主出入口处3层立面存在大跨度悬挑转换桁架结构,悬挑外端抬柱三层,悬挑长度为9.4 m ,属于长悬挑结构的超限高层建筑。
对悬挑转换桁架结构进行了小震下的单榀桁架的计算分析;对转换桁架的关键构件进行大震下的抗震性能分析;对大跨度悬挑桁架结构的楼盖作舒适度验算分析;对悬挑部位的楼层作楼板应力分析以及对桁架的关键构件节点进行大震下的有限元分析,确保该结构转换桁架安全、可靠。
关键词悬挑转换桁架,抗震性能,舒适度,节点有限元Analysis of a High-Rise Building with Long Cantilever Truss Transfer Structure in ShanghaiLihua ZhangShanghai Zhongxin Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., ShanghaiReceived: Jul. 29th , 2023; accepted: Aug. 19th , 2023; published: Aug. 30th , 2023AbstractDue to the facade effect requirements of a high-rise commercial office building, there is a long- span cantilever transfer truss structure in the three-story facade of the south main exit entrance, and the cantilever outer end lifting column has three layers. The cantilever length is 9.4 m, which belongs to the over-limit high-rise building with a long cantilever structure. A single truss is cal-culated and analyzed for the cantilever transfer truss structure; the seismic performance of the key components of the transfer truss is analyzed; the comfort checking analysis of the floor of the张利花long-span cantilever truss structure is made; the floor stress analysis of the overhanging part of the floor is made and the key component nodes of the truss are analyzed by finite element method, ensure the safety and reliability of the structural transfer truss.KeywordsOverhung Transfer Truss, Seismic Performance, Comfort Level, Node Finite ElementCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 工程概况本工程位于上海嘉定区,总建筑面积约为7万m 2,属于超限高层商住项目。
试论如何控制高层建筑转换层结构施工质量发布时间:2022-09-07T06:22:28.950Z 来源:《建筑实践》2022年9期作者:李少朋、张明银、赵英豪、张宪杰、苗加友[导读] 随着我国城市化建设的不断推进,越来越多的工程建筑拔地而起,李少朋、张明银、赵英豪、张宪杰、苗加友中建二局第四建筑工程有限公司天津市 300450摘要:随着我国城市化建设的不断推进,越来越多的工程建筑拔地而起,造成了城市用地紧张的局面,面对城市现代化建设和建筑可用地不足的局面,高层建筑逐渐成为解决这一问题的重要方式之一。
另外,建筑结构转换层作为高层建筑施工环节过程中的重点和难点,因此为了保障高层建筑竣工后整体的质量,本文针对高层建筑转换层结构的施工技术和质量控制等问题进行了深入探究和分析,详细描述了高层建筑转换层在具体施工中需要关注的施工工艺和注意事项。
?关键词:高层建筑;转换层;结构施工0 引言随着社会的发展,建筑行业成为我国支柱产业之一,高层建筑施工技术越来越成熟。
人们对高层建筑的实用性要求越来越高,多功能高层建筑由于建筑内部不同楼层间有不同的使用功能,在结构上势必会存在一定的差异,介于两种不同的结构之间设有一转换层来作为下部结构的封顶和上部结构的基础,其施工质量的管控工作是高层建筑施工的重点。
1 高层建筑转换层特点高层建筑转换层在整个建筑中起到承上启下的作用,其强度和质量必须达到相关标准,根据施工经验可知,在转换层在施工过程中配筋率大,且结构体积大、受力结构复杂、施工难度大。
根据使用情况的不同,高层建筑转换层有很多种形式,主要包括梁式转换层、板式转换层、桁架式转换层和箱式转换层等,其中梁式转换层是当前使用最多的转换层结构。
通常情况下,转换层设置在建筑的下部,而高层建筑层数较多,因此需要承受很大的压力荷载,这对于转换层的承载能力有极高的要求。
转换层结构受力情况复杂,建筑高层部分承重部位与底层承重部位往往有所不同,转换层则负责将上层压力传递给底层承载结构,若在转换层施工过程中出现质量问题,就会导致转换层无法正常工作,甚至产生非常严重的后果。
带转换层的高层建筑结构抗震性能研究摘要:本文着重介绍了高层建筑在地震作用下的抗震特性。
随着现代建筑技术的不断进步,高层建筑的设计技术也在不断的优化,而城市土地资源日益紧张,因此,在现代化建设中,高层建筑是必然要优先发展的。
关键词:高层建筑;转换层结构;抗震性能;分析探讨引言随着我国经济的发展,在建筑物的底层要有较大的空间,上层的剪力墙无法直接贯穿地面,因此必须设置过渡层,这就是高层建筑的过渡层。
由于高层建筑的过渡层结构存在着结构的突然变化,在水平地震作用下,过渡层的上部和下部容易产生较大的软弱。
建筑转换层结构的抗震设计历来是建筑结构设计中的一个重要问题,要想真正减少或减少地震的影响,就必须掌握其抗震设计。
1转换层结构的分类1.1上、下结构形式转换在此基础上,将上部剪力墙改为下部框架,以达到室内空间的功能需求。
这种转换层是一种较为常用的形式,在剪力墙和框架剪结构中被广泛使用,被称为一类转换层。
第一种转换层结构体系,通常采用小开间、多墙的剪力墙体系,低层采用大开间框架结构体系;在框架-剪力墙结构体系中,转换层具有这样的作用。
1.2对上层和下层的柱网进行改变在不改变变换层的结构形态的前提下,采用了变换层,增加了下一层的柱间距,减小了上层的柱间距。
在筒中筒结构和周边密集的圆柱状网状结构中,广泛采用了这种转换层,这种转换层结构被称为“二次转换层”。
第二种类型的转换层结构不会对邻近的转换层进行太大的变化,而在结构的底部,为了方便地打开门,需要进行变换,使下的结构能够满足使用和结构的需要,一般地,设置外部框架的结构是通过变换来获得底部的大支柱间距,从而形成一个更大的入口。
1.3实现相邻楼层结构和轴线的同时转换将上部剪力墙由转换层转化成框架。
同时,转换层上下两层的轴线位置也发生了错位排列,这种转换层的构造称为“三型转换层”。
第三种类型的转换层,其优点是集中了一种转换层和一种转换层的优点,既可以形成一个较小的上层楼,又可以设置较大的下层,并且可以任意的安排其轴线,使得结构更合理、实用。
带高位转换层高层建筑结构抗震性能分析摘要:近年来高层建筑发展迅速,由于建筑功能的需要,下部布置刚度小的框架柱以获得大空间作为商场、餐馆、文化娱乐设施,上部布置刚度大的剪力墙形成小空间作为住宅、旅馆或办公用房。
为了实现这种结构布置,就必须在结构转换的楼层设置转换层。
在地震区,许多高层建筑的转换层位置较高,一般在3~6层,有的位于7~10层,一些建筑转换层设置甚至超过10层,即出现了所谓高位转换结构。
可以说,这类建筑已成为现代高层建筑发展的一大趋势,尤其是现代大城市用地紧张以及复杂的立体交叉更是如此。
本文重点对带高位转换层的高层建筑的结构抗震性能进行分析和探讨。
关键词:高位转换高层建筑结构抗震性能分析前言随着我国经济的发展和科学技术的不断进步,在城市建筑中高层建筑的数量正在逐渐增加。
由于城市人口集中,用地紧张以及商业竞争的激烈化,促使了高层建筑向着多功能发展。
单一结构型式已不能满足多功能综合用房的设计需要。
为了解决上述问题,促使结构设计更加合理可行,采用“结构转换层”的优化设计方法。
即在上下两种完全不同的结构型式中,设置刚度较大的结构层,将上层剪力墙的剪力传递到下层剪力墙上去。
中间设置结构转换层完成上下层剪力的重新分配,使结构设计方案趋于合理,使用方便、灵活。
1 高层建筑结构转换层的概念因建筑功能需要,上部小空间,下部大空间,上部部分竖向构件不能直连续贯通落地,而通过水平转换结构与下部竖向构件连接,这样构成的高层建筑结构称为带转换层高层建筑结构。
所谓高位转换结构建筑通常是指转换层位置设置抗震设防烈度为8度时超过3层、7度时超过5层的建筑[1]。
2 高层建筑转换层上下结构的转换类型[2]转换层属于水平结构,通过转换层,可以改变上下层柱网的排列;或者过渡上下层混凝土剪力墙的不同布置,以获得特别的楼层空间,以满足建筑功能对空间的要求。
通过转换层,可以将不连续的竖向构件上的荷载传递到转换层结构以下相对较少的竖向承重构件上去。
高层建筑转换层结构设计要点研究发表时间:2018-03-09T16:49:06.727Z 来源:《建筑学研究前沿》2017年第30期作者:张勇[导读] 结构转换层,顾名思义就是对结构可以起到转换作用的楼层。
中机中联工程有限公司 400039 摘要:高层建筑的转换层结构设计随着城市化进程的加快已经成为一个重要的课题,在设计过程中,为了更好地满足高层建筑各部分结构功能的正常发挥,这就要求建筑设计师充分掌握高层建筑转换层结构的主要类型及设计方法,采用科学合理的方法进行转换层结构设计。
关键词:高层建筑;转换层;结构设计1.高层建筑结构转换层的定义结构转换层,顾名思义就是对结构可以起到转换作用的楼层。
因建筑物功能的需要,上部分民用住房需要小开间的轴线布置,需要较多的墙体,而下部分的商业用房则需要较大的空间,柱网要尽可能大,墙体也要尽可能少。
因而,上部部分的竖向杆不可以直接连续贯通落地。
而通过水平转换结构与下部部分的竖向杆连接,这样构成的高层建筑称为带转换层的高层建筑结构。
2.高层建筑结构转换层的类型及设计方法2.1梁式转换层特点:梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计,这两者是按功能不同来进行划分的。
2.1.1托柱形式转换梁截面设计。
普通式截面配筋计算具有广泛的适用性,尤其是当普通框架作为转化梁的施重者时,这种计算方式能够精准的将转换梁的承载力计算出来。
而且,上述的情况中转换梁承载普通框架所受的力等同于普通梁此时的受力状况,但是,当转换梁承受的是上部斜杆框架时,就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计,因为,此时的转换面承受的是轴向拉力。
2.1.2托墙形式转换梁截面设计。
由于本身是技术施工要求较高的工作,所以必须重视力学上的问题。
当上层的墙体作为转换梁的施重者且满跨不开洞时,转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法,它的受力特点和破坏形态表现为深梁,不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大,所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了。