高层建筑转换层结构设计原则及要点论文
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高层建筑梁式转换层结构设计论文摘要:在高层建筑转换层结构设计中,应该掌握相关理论,根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式,运用概念设计的方法,这是设计工作中解决原则问题的良好方法,在掌握概念设计的前提下,再用计算去验证概念设计,使设计质量进一步提高。
另一方面,合理的结构平面和竖向布置可以从整体上形成良好的抗震体系,保证建筑物的安全性和经济性。
在高层建筑设计中,为满足建筑使用功能需要,底部数层常设置为大空间,而上部标准层多为小开间,致使上层的部分竖向承重结构不能直接落地,需要设置结构转换。
常用的转换形式为梁式。
梁式转换层由于具有结构可靠性强、传力途径长、构造简单和施工方便等方面的优点,因此在高层建筑结构设计中得到了广泛的应用。
1 梁式转换层结构形式及受力机理分析梁式转换层结构在实际工程中的应用有多种形式,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》(JGJ3-2010)中,规范对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,且不易小于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。
从该设计规程中可知,采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度,增强结构的可靠性。
梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱(墙)的形式,传力直接,便于分析计算。
转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。
从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何,只要墙体有一定长度,转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小,同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。
2 高层建筑梁式转换层结构设计原则2.1 减少竖向构件在结构转换时,尽可能的减少竖向构件,竖向构件存在的越多,那么所需要转换的结构就会越少,所以转换层结构的刚度的突变也就越来越小,对建筑结构的抗震就越有不利。
高位转换结构设计论文摘要:转换层是高层建筑结构的设计关键,高位转换层的布置通常是为了满足建筑功能多样化的需求,对此其结构体系选应与建筑方案一致,同时要符合高层建筑构造与抗震要求,设计人员应当明确转换层结构的概念确保建筑物的经济性与安全性。
前言:高位转换层是高层建筑物差异性结构体系相接的关键,对高层建筑整体结构产生重要影响,转换层的构件尺寸规格与跨度较大,且竖向构件不能直接落地贯通,并水平转换构件与下部构件整体连接,形成具有转换结构的高层建筑结构体系。
设计人员需要制定周密设计计划,全面考虑到在设计过程中可能出现情况并从楼盖结构、构件布置、主体结构转换、抗震设计等方面来符合规范要求。
1.高层建筑转换层发展背景当前高层建筑在我国城市建设过程中应用极为广泛,满足了我国城市建设的需求与经济发展,高层建筑从建筑功能角度来讲使用功能过于单一如单一的住宅、宾馆等较少,更多是地下停车场、大型商业建筑等城市综合体,而大多数商业用房等通常布置在高层建筑底部,这就要求设置大跨度结构体系来支撑,而办公、等用房常常布置在建筑物的上部,他们的跨度、柱网又不宜过大,为了实现和适应这种结构形式的变化过渡,很多高层建筑中都设置了转换层。
2.转换层结构设计原则与要求2.1转换层设计要求设计人员对高层建筑底部角度来讲,上部楼层布置的一些构件不能落地贯通,必然通过布置结构转换层实现结构构件的转换,对于高层建筑上部、下部楼层竖向结构体系反差较大,可需扩大下部楼层竖向结构轴线间距或错开上、下结构轴线,转换层则设置在主体结构体系改变楼层,如在转换层以下大空间区域布置框架-剪力墙、落地剪力墙、核心筒体来承受上部剪力墙传递荷载从而形成共同工作结构协同体系,由于底部空间大,从而能够满足建筑功能多样化的需求,转换层广泛被应用底部为酒店、车库、商业、机房等用、转换层以上用作公寓、住宅等。
设计人员在转换层尽量少开洞,如开洞应远离边缘,在洞口布置暗梁等措施来减少刚度损失,通常转换层板进行加厚处理,混凝土强度应高于C30,相邻楼层板厚也应调整,当前预应力混凝土施工技术比较成熟,笔者建议在高位转换层设计结合预应力设计理论来调整转换层应力、变形、裂缝,增强其抗震能力。
高层建筑转换层结构设计原则及要点探究摘要:在高层建筑中,转换层的使用是很普遍的,并且得到了越来越多的关注与推广。
在实际设计过程中,要根据高层建筑自身的特点和计算得到的建筑构件受力情况,来选择最科学合理的结构转换层设计方案,从而保证高层建筑的结构稳定性和安全性,满足人们的不同使用要求。
本文根据笔者高层建筑转换层结构功能、形式、设计原则及要点进行了探讨。
关键词:高层建筑转换层结构设计原则要点正文:1.转换层的功能从高层建筑功能来看,上部需要很多的墙体以分隔空间,进而不断满足住户需求;下部则需要宽广的使用空间,少墙体、大柱网,从而更好的满足建筑物使用要求。
根据这种建筑形式,在建筑布置中,就会出现和常规竖向布置相反的“下小上大”的现象,即:下部柱网稀少,上部墙体稠密的现象。
针对这种情况,为了保障建筑要求,必须在上下结构体系,进行转换层设置,转换层作为当代高层建筑结构设计的重要方式,转换层设计是整个工程设计的难点。
随着高层建筑平面逐渐多样化,在设计中,必须结合实际情况,选择合适的方法进行设计,进而达到经济、安全的综合成果。
2.高层建筑转换层的结构形式按照结构形式来分类高层建筑转换层可以分为桁架体系、粱--柱体系、厚板转换体系和墙梁体系等,梁--柱体系是最为常见的。
如果内部需要形成较大的空间,包括轴线转变和结构类型转变时,可以采用桁架式、梁式和板式的转换层;如果框筒结构需要在底层形成较大的入口,这是可以使用多种转换形式,梁式、墙式、拱式和合柱式。
目前我国普遍使用梁式转换层,由于设计和施工比较简单、受力比较明确,底部大空间的剪力墙结构会经常采用。
3.高层建筑转换层的设计原则在确定好结构形式后,设计过程中还要遵循以下几个原则:3.1要尽量减少转换次数,布置主体的竖向构件时,要上下连续贯通尽可能多的剪力墙和柱,转换构件少,转换层引起的刚度突变就会小,就会越有利于结构的抗震。
3.2做到传力直接,在设计时要避免多级转换,使水平转换结构能够传力直接,要避免避免使用次框、支柱梁的结构方案。
高层建筑梁式转换层结构设计【摘要】:近年来,建筑行业发展迅速,高层建筑发展也较快,转换层结构工程已成为现代高层建筑结构发展的趋向之一。
梁式转换层具有传力直接、明确,传力途径清楚、受力性能好、可靠、构造简单、施工方便的优点,结构设计相对比较简单而且造价也较节省,因而在实际工程中采用较多。
【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 文章编号:引言随着我国经济的持续快速发展,高层建筑向着体型复杂、功能多样和内部空间多变的综合性方向发展。
为了使建筑从小开间的住宅到中等开间的写字间,再到大空间的商城的变化成为可能,求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层。
于是,带转换层的建筑结构孕育而生,并在近年来得到较为广泛的应用。
梁式转换层结构作为高层建筑中实现垂直转换的常用结构形式。
一、梁式转换层的结构形式和受力特点梁式转换层的分类有多种,例如,从使用材料的角度划分,有钢结构、混凝士结构以及预应力混凝土结构等;从上层墙开洞口角度划分,有全跨、半跨,开洞口、无洞口,开门、窗洞口等;从梁的跨度角度划分,有单跨以及多跨;从梁的结构构造角度划分,有加腋以及不加腋等。
实际过程中,可以依据转换梁的受力特点、工作形式以及应用方式等将转换梁划分为不同的结构形式。
要进行梁式转换层结构的计算,就必须首先弄清楚其传力途径以及相应的转换梁的受力特点。
一般梁式转换层结构的传力路径为:墙或柱一转换梁一柱或墙。
梁式转换层结构传力简单直接,受力性能好、工作可靠、构造简单、施工方便,传力途径清楚,结构计算相对容易。
二、梁式转换层结构的设计遵循原则带转换层的高层建筑结构受力复杂、不利于抗震,在进行结构总体设计时,尤其是在抗震要求地区,应遵循的如下原则:1、避免多次转换,直接传力在布置转换层主体竖向结构时,尽量使水平转换结构直接传力,合理布置结构,通过转换托梁使不落地的剪力墙直接传力给竖向承重构件,尽量避免转换次粱及水平的多级转换,实现传力路径最短化。
建筑工程高层建筑结构转换层的施工技术探讨1 结构转换层的概论建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同,该楼层上部与下部采用不同结构类型,并通过该楼层进行结构转换,则该楼层称为结构转换层。
按照不同的结构转换功能,转换层可分为三种类型:①高层建筑上层与下层的结构形式不同,通过转换层完成其从上层至下层不同结构形式的变化。
②高层建筑上层与下层的结构形式不变,但通过转换层完成其从上层到下层不同柱网轴线布置的变化。
③通过转换层同时完成高层建筑上层与下层结构形式与柱网轴线布置的变化。
2 转换层结构的施工特点由于高层建筑结构转换层的跨度和承受的竖向荷载均很大,致使它的截面尺寸高而大,钢筋含量大并且排布密集、互相穿插,混凝土的连续浇捣施工强度大,楼层高且自重大,模板支撑要求高,在施工中难度比较大。
2.1 进行模板支撑体系的设计,选择合理的模板支撑方案。
转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的,应对转换梁及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力的验算。
2.2 对大体积混凝土转换层施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施,防止新浇混凝土的温度裂缝。
2.3 转换层的跨度和承受的荷载都很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。
2.4 在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。
设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载,极大改善支撑受力性能,这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的槽钢上。
由于钢大模板散热较快,混凝土侧表面与环境的温差极易超过25℃。
为了满足温差要求,及时采取了拆除钢模板,覆盖、保湿、保温的措施。
(3)楼梯支模。
由于楼梯及预留孔洞的承载力比其它部位低,所以采取了槽钢和斜撑辅助加固的措施。
调整三层楼梯板的设计,增大其承载力,脚手架支撑从一层开始加固,以确保该部位支撑的稳定。
4.2 钢筋工程的施工技术结构转换层钢筋用量大约1100t,钢筋密集,钢筋直径大。
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用高层建筑是城市的标志性建筑,随着城市化的快速发展,高层建筑的数量和高度也在不断增加。
高层建筑的结构设计是其安全性和稳定性的关键,而其中的转换层设计更是至关重要。
本文将从转换层的设计原则、设计应用以及未来发展趋势等方面,浅谈高层建筑结构转换层的设计应用。
一、转换层的设计原则1. 结构稳定性高层建筑所承受的荷载非常巨大,因此转换层的设计需要确保其结构稳定性。
转换层在高层建筑中起到承载荷载和减震的作用,因此转换层的结构设计应当符合相关的国家标准和建筑规范。
2. 建筑功能高层建筑的转换层在设计时需要考虑其所承担的功能。
转换层除了作为结构转换的地方外,还可能承载着机械设备、空调系统、水箱等功能设施,因此在设计时需要考虑这些设施对转换层结构的影响,确保其功能的正常运行。
3. 建筑美学作为高层建筑的一部分,转换层设计也需要考虑建筑美学的因素。
转换层的外观设计要与整个建筑的风格相协调,既要符合结构的需要,又要考虑到建筑的整体美感。
高层建筑在高度上需要进行结构转换,以满足不同部位的结构需求。
一般来说,高层建筑会在较低的部位采用钢筋混凝土结构,而在较高的部位则会采用钢结构。
转换层的设计就是为了实现这一结构转换。
通过转换层,可以将上下两种不同结构的横截面相衔接,使得整个建筑结构更加稳定。
2. 减震设计在地震频发的地区,转换层的设计还需要考虑地震时的减震效果。
通过适当的设计,转换层可以起到减震的作用,提高建筑的抗震能力。
这在高层建筑建设中显得尤为重要,可以有效保护建筑和其中的居民免受地震灾害的影响。
3. 功能配置三、转换层设计的未来发展趋势1. 绿色环保随着现代社会对环保的重视,转换层的设计也将趋向于绿色环保。
未来的高层建筑转换层将更注重节能减排和环保材料的应用,以减少对环境的影响。
随着科技的不断发展,未来的高层建筑转换层将更加注重智能化设计。
通过智能化技术,转换层可以实现更高效的管理和运行,提高建筑的安全性和稳定性。
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用高层建筑结构转换层是指位于高层建筑的上部的一个层次,用于过渡从主体结构向顶部结构的过程。
它不仅可以起到结构转换的作用,还可以起到美化建筑外观、提供功能空间等多种作用。
本文将从设计原则、结构形式、材料选用和实际应用等方面来探讨高层建筑结构转换层的设计应用。
1. 功能性原则:结构转换层应根据实际需要,合理规划和布局功能空间,例如设置室内空间用于办公、休闲等功能。
2. 美观性原则:结构转换层应与主体结构形成统一的整体形象,高层建筑的外观设计和立面处理应当与转换层相协调。
3. 技术性原则:结构转换层应考虑结构的合理性和可行性,要满足抗震、抗风等基本要求,同时要保证结构的稳定性和安全性。
高层建筑结构转换层的结构形式可以有多种选择,常见的有框架结构、筒状结构和悬挑结构等。
1. 框架结构:框架结构是最常见的一种结构形式,通过布置合理的钢筋混凝土或钢结构框架来承载楼层荷载和外部荷载,具有较高的刚度和稳定性。
2. 筒状结构:筒状结构是近年来较为流行的一种结构形式,通过采用环形墙体或者柱的方式,使建筑的转换层形成一个圆筒状的结构,具有良好的刚度和稳定性。
3. 悬挑结构:悬挑结构是一种将部分楼层悬挑于主体结构上方的设计形式,它可以增加建筑的空间感和景观效果,但需要特殊的结构支撑。
高层建筑结构转换层的材料选用也是设计的重要考虑因素。
1. 钢筋混凝土:钢筋混凝土是常见的高层建筑结构材料,具有高强度和较好的耐久性,适用于大部分高层建筑。
2. 钢结构:钢结构具有强度高、刚度大、施工速度快等优点,适用于大跨度和超高层建筑。
高层建筑结构转换层的实际应用中,需要根据不同的项目要求进行具体的设计。
2. 美化外观:结构转换层可以通过设置绿化、装饰物品等,使整个建筑外观更加美观。
3. 空间利用:结构转换层可以用于设置室内空间,提供额外的功能空间。
高层建筑结构转换层的设计应充分考虑功能、美观、技术等因素,并根据具体项目要求选择合适的结构形式和材料。
关于高层建筑转换层结构设计分析随着城市化进程的不断推进,越来越多的高层建筑成为城市中的地标性建筑物,而高层建筑的结构设计显得尤为重要。
在高层建筑中,转换层结构设计起着至关重要的作用,它不仅影响着建筑物的稳定性和安全性,还直接关系到建筑物的使用性能和经济性。
对于高层建筑转换层结构设计的分析十分必要。
本文将对高层建筑转换层结构设计进行深入分析,探讨其设计原则、常见形式和影响因素,以期更好地理解和应用这一关键设计内容。
高层建筑转换层结构设计的原则主要包括以下几点:首先是满足结构稳定性和承载能力的要求。
由于高层建筑所承受的风荷载和地震作用较大,因此转换层结构必须具有足够的抗风和抗震能力,能够有效地分担和传递外部荷载。
其次是满足使用功能和空间布局的要求。
转换层结构需要能够为建筑提供合理的使用功能和空间布局,保证建筑内部的灵活性和舒适性。
最后是满足经济性和施工可行性的要求。
转换层结构设计应该在满足上述要求的前提下,尽可能地降低成本并简化施工工艺,从而提高整个建筑项目的经济效益。
在实际设计中,高层建筑的转换层结构形式主要有以下几种:一是框架-筒体结构。
这种结构形式采用框架结构负责承受垂直荷载和水平荷载,同时通过筒体结构来提高整个建筑的刚度和稳定性,适用于高层建筑中的转换层。
二是核心筒-外框架结构。
这种结构形式采用核心筒负责承受垂直荷载和大部分水平荷载,外框架结构只承担少量水平荷载,适用于高层建筑的转换层和局部框架结构。
三是框支墙结构。
这种结构形式是将框架结构和支墙结构相结合,框架结构负责承受大部分水平荷载,支墙结构负责承受局部水平荷载和提高整体刚度,适用于高层建筑转换层和部分非转换层。
高层建筑转换层结构设计受到多种因素的影响,其中包括建筑的高度和形状、外部荷载、地基状况、材料特性、建筑功能和使用要求等。
建筑的高度和形状直接影响转换层结构的尺寸和布置,不同形式的高层建筑对转换层结构的设计要求也会有所不同。
外部荷载包括风荷载和地震荷载,这些荷载会直接作用于转换层结构,因此在设计时需要充分考虑这些荷载的大小和作用方式。
高层建筑转换层结构设计与施工研究【摘要】现代高层建筑空间功能朝着体形复杂、功能多样发展的趋势,为适应这一功能的运用,高层建筑结构需设置上部小空间、下部大空间功能的过渡转换层结构。
因此,对高层建筑转换层结构设计与施工的研究,是确保整栋高层建筑质量、提高抗震强度、减少经济投资具有重大的现实意义。
【关键词】高层建筑,转换层,结构设计,施工研究中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:前言高层建筑转换层结构的设计与施工阶段对整栋楼层起着至关重要的环节,所以,控制好高层建筑转换层结构在设计时的注意事项与施工中常出现的问题,及时提出措施加以解决就显得尤为重要。
二.高层建筑转换层结构简析为满足高层建筑结构将上部布置小空间,刚度大的剪力墙,下部布置大空间、刚度小的框架柱而专门在楼层拦腰一层设置的一种转换结构构件。
一般随建筑结构的多样性呈现多种形式,有的是非曲直转换板形式,实心的厚板结构,里面不能住人;有的是转换梁结构,可以安装设备或住人,其高度限定在2.2m以下,以减少占用规划指标。
转换层的结构形式,一般分为:斜杆桁架式、梁式、空腹桁架式、箱形和板式。
其中较为常用的结构形式为梁—柱体系。
高层结构转换层的特点1.转换结构构件常常承受上部结构传来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载,使得转换结构构件的内力很大,因此竖向荷载成为控制转换结构设计的主要因素;2.转换结构构件跨度通常是上部结构跨度的数倍,所以转换结构构件的挠度称为严格控制的目标;3.转换结构的连续施工强度大,过程复杂;4.由于设置了转换层,沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏,力的传递途径改变很大,所以转换层结构的分析和设计与常规结构不同。
四.各种转换层结构的设计要点1、几种基本结构:(一)梁式转换层梁式转换层的传力直接、明确,传力途径清楚。
跨度较大且承托层数较多时,采用较大的截面高度为1. 6~4. 0 m。
跨度较小及承托层数少时,采用0. 9~1. 4 m较小的截面高度。
高层建筑结构转换层的结构设计要点摘要:转换层是高层建筑中应用较为广泛的一种结构,其可以有效提升建筑的质量及使用性能,设计人员必须要做好高层建筑结构转换层的设计工作。
建筑中的转换层结构非常的复杂,在进行平面布置时要保证他的规则性以及布置的简洁性,按照对称的原则进行布置,可以更加直观。
进行立面布置时要保持上部和下部的刚度相差比较小。
根据柱和梁的特殊性进行特殊布置,由于转换层结构的复杂程度和比较大的工程量,在进行设计时要格外注意设计的概念。
通过不断地调整最终得出最合理的设计方案。
关键词:高层建筑;转换层;抗震;剪力墙引言:高层建筑成为城市建设发展的趋势,为了满足人们对建筑大空间的需求,促进建筑网状的扩大而降低墙体的修建规模,且为在建筑结构的上层开设小空间,就必须利用多层墙体来实现。
但实际设计时,竖向杆件难以贯通接地,导致很难达到高层建筑结构与功能的衔接,以此满足高层建筑对各种功能的需要,这种结构称为转换层结构。
但由于转换层的竖向构件的不连续性,导致结构设计难度加大,必须要结合工程实际情况,综合考量,保障结构转换层结构设计的科学性。
1、高层建筑转换层结构的设计要求高层建筑为适应现代发展的需要,趋向于多功能和多种用途的发展。
转换层结构的设计质量直接影响整个建筑结构的稳定效益。
为了使高层建筑功能的要求得到满足,在高层建筑结构的底部,如果上层竖向构件不能直接连续贯通落地的话,就需要考虑转换层的设置,将转换层结构构件合理的布置在转换层中。
高层建筑中转换梁层是当前高层建筑中最常用的实现垂直转换的结构形式。
其受力路径呈墙→转换梁→框架柱的形式,因此具有直接特性。
梁的转换层便于工程计算、分析和设计,成本相对较低,广泛应用于实际工程。
转换梁有多种结构形式。
就作用而言,平移梁可分为承重柱和支撑柱。
根据透射光束的形状,可以分为加和不加。
转换梁结构的材料可分为钢筋混凝土结构、预应力结构、钢筋混凝土结构和钢结构。
转换梁主要承受竖向荷载,受力性能主要表现在竖向荷载应力规律上。
高层建筑转换层结构设计原则及要点探究
摘要:文章通过笔者的工作经验和总结,介绍了高层建筑结构转换层的特点及设计原则,并结合某工程实例,针对高层建筑转换层结构设计中的相关要点进行了分析与研究,主要从建筑转换层抗震等级的确定、上部与下部结构的调整、结构计算和结构构件设计等要点进行论述,旨在为类似的工程提供参考。
关键词:高层建筑;转换层;结构设计;原则
中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:
一、高层建筑结构转换层的特点
随着高层建筑数量的增多,建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展,因而相应的结构形式也复杂多样。
后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施,并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑,尤其是在城市主干道两侧,并已成为现代高层建筑的一大趋势。
高层建筑结构转换层具有以下几方面的特点:
(1)转换结构构件需要承受其上部结构所传下来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载,使得转换结构构件的内力很大,竖向荷载成了控制转换结构构件设计的主要因素。
(2)转换结构构件通常具有数倍于上部结构的跨度,转换结构构件的竖向挠度成为严格控制的目标。
因此为保证转换结构有足够的强度和刚度,致使结构构件的截面尺寸不可避免地高而大。
(3)结构中由于设置了转换层,沿建筑物高度方向刚度的均匀
性会受到很大的破坏,力的传递途径有大的改变,为竖向不规则结构,这决定了转换层结构不能以通常结构来进行分析和设计。
竖向不规则结构的定义见抗规第3.4.2条规定,竖向不规则的类型见表1。
表1竖向不规则的类型
二、高层建筑结构转换层设计原则
高层建筑结构转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变,对结构抗震不利,故采用转换层结构设计时应遵循以下原则:1)尽可能减少需结构转换的竖向构件。
直接落地的竖向构件越多,转换结构越少,转换层造成的刚度突变就越小,对结构抗震更有利;2)转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高;3)优化转换层结构,选择具有明确传力路径的换层结构型式,以便于结构分析设计和保证施工量;4)在满足建筑物安全和经济要求的前提下,转换刚度宜小不宜大。
三、建筑结构转换层设计实例分析
某高层住宅工程,采用框支剪力墙结构,总建筑面积为215300.18㎡,住宅首层架空,转换层以上为25层、27层、28层住宅。
有两层人防地下室,总建筑面积:1210.9㎡,建筑类别为一类,抗震设防烈度为7度。
3.1确定抗震等级
本工程转换层以下为框架—剪力墙结构,转换层以上为纯剪力墙
结构,是多层结构高层建筑,从而不能以单纯的框架结构或者剪力墙结构形式来确定抗震等级,而应该严格按照现行规范的不同章节,分别针对性地确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。
该工程属“框支剪力墙”结构,地上高度79.8m,转换层设在三层楼面(属高位转换),其框支框架抗震等级为一级,加强部位剪力墙抗震等级为一级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为二级。
3.2调整上部与下部结构
建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变,然而带转换层的结构显然有悖于此,因此《高规》对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。
对该工程而言,属于高位转换,转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1,不应大于1.3。
在设计过程中,应把握的原则归纳起来就是要强化下部,弱化上部,尽量避免出现薄弱层。
可采用以下几点方法进行调整:
(1)应与建筑工程师协商,使尽可能多的剪力墙落地,必要时甚至可以在底部增设部分剪力墙(不伸上去)。
这是增大底部刚度最有效的方法。
除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外,还通过与建筑专业协商,让两侧各有一片剪力墙落地,并且北部还有一大片l 型剪力墙也落地。
这些措施大大增强了底部刚度。
(2)底部剪力墙厚度应加大,而减小上部剪力墙厚度,转换层以下剪力墙厚度取为300~500mm,上部厚度取为200mm。
(3)底部剪力墙应不开洞,以造成刚度削弱太多。
(4)采用c55混凝土,以提高墙混凝土强度等级。
3.3结构计算与分析
本工程主要运用中国建筑科学研究院pkpmcad工程部编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》satwe进行分析计算。
计算结果如表1所示。
表1:住宅楼(24层)前五个结构计算周期
x方向的地震作用最小剪力系数为1.77%,y方向的地震作用最小剪力系数为1.91%。
最大层间位移见2表:
表2:住宅楼(24层)最大层间位移
转换层位于三层,转换层上下刚度比为:x方向:0.9839,y方向:1.1982
结论:2栋1座楼周期、位移均正常。
3.4 结构构件设计
3.4.1框支柱设计
框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并满足剪压比要求。
为保证框支柱具有足够延性,对其轴压比应严格控制。
(1)该工程框支柱抗震等级为一级,轴压比不得大于0.6,对于部分因截面尺寸较大而形成的短柱,不得大于0.5。
柱截面延性还与配箍率有密切关系,因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。
箍筋不得小于φ10@100,全长加密,且配箍率不得小于1.5%。
(2)在工程中,个别框支柱还兼作剪力墙端柱,所以还应满足
约束边缘构件配箍特征值不小于0.2的要求,折算成配箍率(c55混凝土)即为1.82%。
框支柱为非常重要的构件,为增大安全性,对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。
因为程序计算时,一般假定楼板刚度无限大,水平剪力按竖向构件的刚度分配,底部剪力墙刚度远大于框支柱,使得框支柱分配的剪力非常小。
然而考虑到实际工程中楼板的变形以及剪力墙出现裂缝后刚度的下降,框支柱剪力会增加,因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。
(3)为了加强转换层上下连接,框支柱其上部有墙体范围内的纵筋应伸入上部墙体内一层;其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层梁板内,满足锚固要求。
抗震设计时,规范规定了剪力墙底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围,其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体纵横向钢筋等抗震加强措施,避免脆性的剪切破坏,改善整个结构的抗震性能。
3.4.2框支梁设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制,宽度不小于其墙上厚度的2倍,且不小于400mm;高度不小于计算跨度的1/6。
(1)本工程框支梁宽度为500~1000mm。
框支梁受力巨大且受力情况复杂,它不但是上下层荷载的传输枢纽,也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位,是一个复杂而重要的受力构件,因而在设计时应留有较多的安全储备。
(2)一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.5%。
框支梁
一般为偏心受拉构件,梁中有轴力存在,因此应配置足够数量的腰筋,腰筋采用φ18,沿梁高间距不大于200mm,并且应可靠锚入支座内。
框支梁受剪力很大,而且对于这样的抗震重要部位,更应强调“强剪弱弯”原则,在纵筋已有一定富余的情况下,箍筋更应加强,譬如某根700宽框支梁箍筋采用φ16@100六肢箍全长加密,配箍率达到1.18%。
四、结束语
综上所述,在进行实际工程设计时,应从建筑功能、结构受力、设备使用、经济合理等多方面入手进行结构的选型和柱网布置,使之更加适合建筑要求。
参考文献
[1]李中军,徐茂江,李龙.预应力混凝土转换层结构设计[j].建筑结构学报,2008.
[2]覃文胜.高层建筑梁式转换层结构设计探讨[j].中国高新技术企业,2010.。