带结构转换层的高层建筑结构设计
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浅论高层建筑梁式转换层结构设计摘要:本文主要是结合笔者工作中的经验,阐述了高层建筑梁式转换层结构设计,以供参考。
关键词:概念;梁式转换层;结构形式;设计构造一、带转换层高层建筑的主要结构设计概念在现代工程建设中,为了扩大底部的空间,带转换层的高层建筑结构成为了必然的结果。
此种类型的结构由于竖向抗侧力构件的中断,而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤然减小,引起变形集中和能量集聚而极易发生严重破坏。
因此,带转换层高层建筑的主要结构设计概念为:1)加强转换层及其下部结构刚度,要求转换层及其上下楼层层刚度基本均匀。
即必须设置一定比例的落地剪力墙,并加大落地剪力墙的厚度或提高混凝土强度等级,必要时可增设部分剪力墙。
转换层上下结构的刚度比计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录e规定抗震设计时,当转换层位于1层时可采用剪切刚度比:γ=(其中,g1,g2 为底层和转换层上层的混凝土剪变模量;a1、h1,a2、h2 为底层和转换层上层的抗剪截面面积、层高);当转换层位于2 层及以上时可采用等效侧向刚度比:γe=转换层位于3 层及以上时其楼层与上层侧向刚度之比:2)应尽量强化和提高转换层以及下部结构抗震承载能力,避免罕遇地震作用下下部主体结构(框支柱、转换梁等)破坏,同时应注意保证转换层上部1层~2 层不落地剪力墙的承载能力和延性,避免重力荷载和罕遇地震作用下不落地剪力墙根部的破坏;注意和加强下部框架梁、上部连梁的延性,适应罕遇地震作用下的塑性较发育发展耗能的需要。
二、转换层的结构形式及设计原则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,因此,必须设置安全可靠的转换构件。
按现有的工程经验和研究结果,转换构件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。
由于转换厚板在地震区使用经验较少,可在非地震区和6度抗震设计时采用,对于大空间地下室,因周围有约束作用,地震反应小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。
浅谈高层建筑梁式转换层结构设计摘要:本文主要从梁式转换层结构彤式、转换层设计原则、梁式转换层结构的设计与构造等方面进行阐述,以供参考.关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计tu3181.带转换层结构体系概述转换结构构件一般可归纳为五种基本形式:梁、桁架、空腹桁架、箱形梁、厚板,近几年又有许多新颖的转换结构形式涌现,如搭接柱转换结构、宽扁梁转换结构、斜撑转换结构等,其中梁式转换层结构具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等优点,在地震设防烈度为6,7和8度时均适用,是目前高层建筑中应用最广的转换层结构形式。
2.转换层的主要结构形式和特点各种形式转换层由于结构形式差别较大,其传力性能和抗震性能等存在明显差异。
梁式转换结构传力直接、明确,传力途径清楚,结构计算相对容易。
受力性能好、工作可靠、构造简单、施工方便,但是当转换梁跨度较大时,要求转换梁截面也较大,其质量和抗侧刚度也相应较大,因而地震反应较大。
板式转换结构一方面使得上部结构布置方便,另一方面使得传力不清楚,受力复杂,结构计算相对困难,并且厚板集中了很大的刚度和质量,地震反应强烈。
桁架式转换结构具有传力明确,传力途径清楚的特点.转换桁架不仅使开洞与设置管道方便,面巳他们的位置和大小具有很大的灵活性,使充分利用转换层的空间成为可能。
桁架式转换结构抗侧力刚度和自重比转换梁小,使得带析架式转换层高层建筑的质量和刚度突变相对缓和,地震反应比带转换梁的高层小很多。
箱形转换结构是由单向托梁、双向托梁连同上下层较厚的楼板共同作用形成,其侧向刚度很大,较少用于房屋结构工程。
3.转换层的主要结构形式以及设计原则3.1转换层的主要结构形式目前在工程中应用转换层的主要结构形式有:梁式、厚板、箱形、巨型框架等。
我国高层建筑中,仅带转换层的建筑有几百栋之多。
其中梁式转换层的建筑约占75%,板式转换约占12%。
粱式转换层设计和施工简单,受力明确,转换梁可沿纵向或横向平行布置当需要纵、横向同时转换时,可采用双向梁的布置,一般广泛应用于底部大空问剪力墙结构体系中。
高层建筑转换层结构设计实例分析一、引言对于带结构转换层的高层建筑结构设计管理,是对高层建筑工程设计工作进行控制管理的重要环节。
现在,国内进行的带结构转换层的高层建筑结构设计管理往往不能够得到良好的实施。
所以,目前国内高层建筑工程设计人员的一项主要任务就是科学地进行高层建筑结构转换层的结构设计管理工作。
本文系统的分析了带结构转换层的高层建筑结构设计原则以及相关技术标准,并结合某带结构转换层的高层建筑结构设计实例进行了浅要的分析和探讨。
二、带结构转换层的高层建筑结构设计原则以及相关技术标准对于高层建筑梁式转换层结构设计,首先要注意的就是在结构计算时,充分保证计算面的广阔以及结果的精确。
其结构计算一般来说都是基于实际受力变形状态下构造计算模型进行三维空间整体结构计算分析,作为整体结构的一个重要组成部分,为了使得结果更加真实准确,转换结构也会使用有限元方法来对局部进行计算。
在进行局部运算时,从转换结构取的纳入局部计算模型的结构层不得少于两层,同时也要考虑模型边界条件是否与实际工作状态一致。
在进行整体结构计算时,采用不得少于俩种力学模型的程序来对抗震能力计算,同时需要分析计算弹性时程,此时分析校核最好采用弹塑性时程。
在高位转换时,特别要考虑模拟计算整体结构进行重力荷载下施工。
转换层在高层建筑结构中,只是其中一份子,因此在对转换层进行内力分析前,首先要整体计算分析整个结构。
在对整体进行整体内力与位移计算时,使用的计算方法有两种,分别是三维空间分析方法以及按空间协同工作分析方法,使用上述两种计算的方法的好处就在于,在进行整体计算时,转换构件当做结构的一部分参与运算。
但是因为转换层的结构本身特点,就是在结构竖向刚度不均匀,布置在竖向方面变化突出,从而导致在对结构进行布置时,需要考虑概念设计和力学原理,并且借鉴之前工程的经验和工程试验的结果,在此基础上综合考虑并在结构中设置冗余杆件和加强点。
通常在带结构转换层的高层建筑结构计算时,会使用三维分析、协同工作和平面有限元等结构软件。
高层建筑梁式转换层结构的设计随着城市化的发展,高层建筑日益增多。
高层建筑的结构设计需要考虑很多因素,其中包括抗震、抗风、经济性、安全性等等。
在高层建筑的结构设计中,梁式转换层结构是一种常见的设计方案,本文将从以下几个方面来介绍梁式转换层结构的设计。
一、梁式转换层结构的概念及特点梁式转换层结构是指在高层建筑的某一层(通常在40层以上)设置一层箍筋加强的混凝土板作为转换层,下面的楼层采用钢筋混凝土梁-柱-板结构,上面的楼层采用钢结构或钢筋混凝土柱-钢梁结构。
梁式转换层结构的特点主要有以下几点:1.梁式转换层能够减小上部结构的自重和地震力的作用,达到了减小结构自重的目的,同时降低了地震力矩的作用,减小了结构的灵敏度。
2.梁式转换层可以提高楼层之间的隔振效果,改善了楼层之间的振动。
3.梁式转换层可以提高结构的整体稳定性,减小了结构的倾覆风险。
4.梁式转换层可以使结构减小变形,减少了上部结构的振幅,改变了半刚性结构的特性,增强了整个结构的紧凑性。
二、梁式转换层结构设计的步骤梁式转换层结构的设计需要遵循一定的步骤,下面简单介绍一下。
1.确定转换层的位置。
通常梁式转换层要设置在40层以上,同时要考虑结构上部和下部之间的转换点,转换点要考虑建筑的实际情况,如建筑高度、建筑物形状、地下室层数等因素。
2.确定转换层板的厚度。
转换层板的厚度应根据建筑的荷载、特性、板的尺寸和材料强度等因素综合计算而得,应满足建筑的抗剪强度、抗弯强度和抗挠度的要求。
3.确定转换层钢筋布置方案。
转换层钢筋布置要满足钢筋的受力要求,钢筋布置应具有一定的密度和钢筋交错布置,保证梁板之间的横向和纵向刚度相等。
4.设计上下部结构的联接方式。
上下部结构的联接方式通常采用焊接连接,焊接接头的规格和工艺要满足相关要求,接头应采用双面对齐压力机或双面镗孔等工具实现质量保证。
5.进行结构整体稳定性分析。
稳定性分析应综合考虑结构上部和下部结构的安全性和稳定性,进行弹性反应谱、风荷载、地震力计算等分析,确定结构整体的稳定性。
高层建筑梁式转换层结构的设计
高层建筑的梁式转换层结构设计是指在建筑物的高层部分设置转换层,以承接高层建筑的上部空间荷载,并通过梁式结构的设计来保证建筑物的稳定性和安全性。
本文将详细介绍高层建筑的梁式转换层结构设计的原理、要点和步骤。
1. 转换层的位置应选择在建筑物的合适位置,通常位于高层建筑的顶部之下,以便于承接上部荷载,并且尽量减小转换层对建筑物整体高度造成的影响。
2. 转换层的结构形式应选择梁式结构,因为梁式结构具有良好的受力性能和抗震性能,可以有效地承担上部荷载并将荷载传递到下部。
3. 转换层的梁的尺寸和布置应根据上部荷载和下部支座位置确定,以使其能够满足结构的受力要求,并且尽量减小梁的尺寸和数量,以节约材料和减少施工难度。
4. 转换层应设置适当的连接件和节点,以确保梁和柱的连接牢固可靠,并能够在地震等荷载作用下提供足够的抗震性能。
5. 转换层的设计应考虑到结构的整体稳定性,包括考虑建筑物的扭转、侧向位移和变形等问题,并通过适当的措施加强结构的整体稳定性。
1. 确定上部荷载和下部支座位置,并计算荷载的大小和分布,以确定转换层的梁的尺寸和布置。
2. 根据梁的尺寸和布置,进行梁的设计,包括确定梁的截面尺寸、材料强度和受力性能等,并计算梁的受力和变形。
3. 根据梁的设计结果,进行节点和连接件的设计,包括考虑节点的刚度、强度和耐震性能等,并确保节点和连接件能够满足结构的受力和变形要求。
5. 进行施工图设计,包括绘制梁的平面布置图、剖面图和节点图等,并进行详细的材料和尺寸计算,以准备施工和制作梁的图纸和材料清单。
带转换层高层建筑结构设计建议吴鑫健摘要:在高层建筑结构设计过程中,加入转换层设计,能在高层建筑中实现多种不同功能的转换,为使用着提供更好的使用体验,因而具有广阔的市场发展空间。
与此同时,由于其结构的应用,改变了传统高层建筑结构设计的模式,切断了其竖向结构的联系,因而使设计过程更加复杂,本文拟就设计过程所要考虑的因素,结合国内外相关技术的发展状况,对其结构设计提供参考意见。
关键词:高层建筑;转换层;结构设计随着城市化发展进程的加快,人们对于居住条件的要求也越来越高,同时对于施工技术的不断提升,高层住宅所带来的设计要求也越来越高。
带转换层的高层建筑,能够适应不同居住环境的要求,顺应社会发展的需求,满足不同群体对于居住细节的要求。
1、转换层的含义和发展趋势1.1 转换层的基本概念高层建筑中的转换层,是将原本单纯的住宅加公共配套设施的建筑模式,通过采用一定的技术模式,变更为下部为商业形式,上部为住宅部分的建筑模式。
下部区域中,跨度和高度设计更高,能够进行灵活调整,上部区域分区更加明显,在各套住宅之间保持了相对的独立性。
1.2 常用的转换层类型在目前的高层建筑结构设计中,常用的转换层设计类型有梁氏转换、箱式转换、厚板式转换和桁架式转换四种模式。
其中梁氏转换是通过把剪力墙设置在框支梁上,然后由框支柱来支撑框支梁,这种类型大多是使用在底部空间比较大的建筑结构中。
箱式转换层是在转换梁的梁顶和底部增加一层楼板,把整个结构变成一个箱式形状。
厚板式转换层适用于在上下柱网之间存在严重错位的情形下进行设计使用。
桁架式转换层则应用于比较复杂的转换层设计中,如果下层区域是大型商场,上层区域对于分割要求比较高,中间还需要加入管道设备层时,就可以采用这种设计模式。
1.3 转换层结构的发展趋势在传统的高层建筑设计过程中,受制与材料和成本两方面因素的影响,带转换层的高层建筑在实际应用中,并没有得到广泛推广。
随着技术水平的不断提高,预应力混凝土的性能现在已经有了明显的提升,价格也开始回落到了经济合理的范围之内。
高层建筑梁式转换层结构的设计高层建筑梁式转换层结构设计是指在大高层建筑中布置梁架,通过转换层的设置,能够将竖向荷载按照最经济的路径传递到地基上。
本文将对高层建筑梁式转换层结构的设计进行详细阐述。
高层建筑梁式转换层结构设计的目的是为了解决高层建筑中的竖向荷载传递问题。
一般而言,高层建筑地下部分承受的荷载较小,而地上部分承受的荷载较大。
为了将上部荷载按照最经济的路径传递到地基上,设计师往往会在高层建筑中设置转换层。
转换层一般位于地上部分和地下部分之间,主要由梁和柱构成,以承担上部荷载并将荷载传递到地基上。
在进行高层建筑梁式转换层结构设计时,首先需要确定合理的转换层位置。
一般而言,转换层的位置应该和高层建筑的功能布局相匹配,同时考虑到建筑的整体稳定性和经济性。
转换层位置的选择应当综合考虑荷载传递路径、建筑的布置和使用效果等因素,以达到最佳设计效果。
确定了转换层位置后,接下来是进行梁式转换层结构的设计。
梁式转换层结构的设计主要包括以下几个方面:梁的布置、梁的尺寸和梁的材料选择。
梁的布置是指在转换层中合理布置梁的位置和数量。
布置梁的原则是保证梁能够均匀承担上部荷载,并将荷载传递到地基上。
一般而言,梁的布置应保持对称性,尽量避免梁与柱交错布置,以便于力的传递和荷载的平衡。
梁的尺寸是指梁的截面尺寸大小。
梁的尺寸应根据建筑的使用要求和荷载大小确定。
一般而言,梁的截面尺寸应逐层递增,以满足上部荷载的承载要求,并保证结构的整体稳定性。
梁的材料选择是指选择适合的材料作为梁的构造材料。
常见的梁材料有混凝土、钢材等。
材料的选择应基于结构性能、经济性和可行性等方面综合考虑。
在梁式转换层结构设计过程中,还需要考虑其他因素,如地震力设计、风荷载设计、温度变形等。
这些因素对高层建筑梁式转换层结构的设计有着重要的影响,设计师需要进行综合分析和计算,以保证高层建筑的结构安全性和稳定性。
高层建筑梁式转换层结构设计是解决高层建筑中竖向荷载传递问题的关键。
关于高层建筑结构转换层的结构设计摘要:如今随着高层建筑迅速发展,建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展,因而相应结构形式也复杂多样。
为了实现结构布置,就必须在结构转换的搂层设置转换层,以满足建筑在底部布置有较大空间的要求。
本文主要结合实际工程,介绍了某高层建筑结构转换层的结构设计,主要从结构方案、结构设计、结构计算、构件配筋等几方面进行了分析。
关键词:高层建筑;转换层;结构设计1. 工程概况某大楼,建筑面积为35000m2,底部一、二、三层为商业和娱乐用房;四层为结构转换层,转换层以上为高层住宅塔楼,建筑总层数为三十一层,总高度为98.70m,本建筑位于六度抗震区,建筑场地为Ⅱ类,丙类建筑,框支柱和剪力墙底部加强部位的抗震等级为一级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级,在楼、电梯部位设置上下对齐的落地剪力墙形成核心筒,并在筒体对称位置设置纵横落地剪力墙。
2. 结构方案根据建筑功能要求,本工程底部商业和娱乐部分要求有较大的柱网,形成大空间;上部为住宅,分隔空间较小。
从结构受力角度来看,建筑物沿竖向正常的布置应该是下部楼层的墙、柱多而密,刚度大,上部则逐渐减少墙、柱,减小刚度,这样布置可是结构刚度沿竖向均匀递减,避免刚度突变. 而建筑功能要求常使竖向结构的布置正好相反,结构设计在方案确定时,底部为框架――剪力墙结构,上部采用剪力墙结构,在第四层楼面位置设置转换层,转换层结构构件大致可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等,非抗震设计及六度抗震设计时亦可采用厚板。
3. 结构设计本工程采用钢筋混凝土大梁作为结构转换层,将上部剪力墙结构变为下部三层以柱为主的大空间结构,满足建筑上使用功能的需要,在结构设计时,应着重从以下几个方面着手:①构件截面的确定转换大梁(即框支梁) 截面组合的最大剪力设计值应满足公式1的要求,有地震组合时:V =(0.15βcfcbh0)/γRE (1)式中:γRE=0.85;βc为混凝土强度影响系数,当混凝土强度等级不大于C50时,取1.0;当混凝土强度等级大于C80时,取0.8;当混凝土强度等级在C50至C80之间时,可按线性内插采用。
带转换层的高层建筑结构设计探析摘要:随着我国城市化进程的不断推进,建筑行业迅猛发展,高楼大厦已经成为城市最普遍的建筑,另外由于建筑空间有限,社会对高层建筑的需求也越来越多。
不同于低层楼宇,高层建筑多为综合性建筑,兼具商业、休闲、娱乐等多项功能,这就要求其底部楼层采用大空间的结构布置形式以便在功能使用上灵活方便。
当上部楼层部分竖向构件(剪力墙、框架柱)不能直接连续贯通落地时,应设置结构转换层,在结构转换层布置转换结构构件,这类结构称为带转换层的高层建筑结构。
本文首先介绍了带转换层的高层建筑结构的分类及作用,确定转换层结构设计的原则,进而探讨转换层结构设计的相关策略,以期完成安全经济合理的结构作品。
关键词:高层建筑;转换层;结构变换;设计策略为了满足高层建筑底部大空间的使用功能要求,使得上部楼层部分竖向构件(剪力墙、框架柱)不能直接连续贯通落地,必须借助结构转换层来实现竖向构件的顺利过渡,从而实现高层建筑可以抵抗竖向荷载、风荷载、地震作用。
结构转换构件可以采用转换梁、桁架、空腹桁架、箱型结构、斜撑、厚板等,现在我国高层建筑主要采用转换柱和转换梁形成的转换框架支承上部剪力墙的结构形式。
一、高层建筑转换层的分类及作用(一)高层建筑转换层的分类从结构功能的角度来看,高层建筑转换层可大致分为四类:一是针对上部为剪力墙结构体系,下部采用大开间的框架-剪力墙体系,转换层可以将上部不能落地的剪力墙通过转换构件与下部框架柱相衔接;二是针对上部为小柱网框架,下部为大柱网框架,转换层可以将上部不能落地的框架柱通过转换构件与下部框架柱相衔;三是针对上部采用外围为密柱的筒中筒结构,下部采用外围为稀柱的框筒结构,转换层可以将上部不能落地的外围柱通过转换构件与下部外围柱相衔接;四是针对上部楼层外挑从而导致边柱不能落地,带悬臂转换构件的转换层可以将上部不能落地的边柱与下部框架柱相衔接。
从结构形式的角度来看,转换层多使用于底部需要大空间的高层建筑和在底部形成较大入口的高层建筑。
高层建筑中转换层结构的设计摘要:随着我国经济的持续快速发展,人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化。
为了满足建筑要求,在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层,转换层的建筑结构应运而生。
本文根据工程实例,探讨了高层建筑整体结构设计和局部构件设计,具有一定的参考和借鉴意义.关键词:高层建筑转换层结构设计1 工程概况某大楼,体系类型采用现浇剪力墙结构,建筑面积22519.97m2,总建筑层数33层,层高2.95m。
裙房4 层,地下2层,地上31层,底部2层为跃层式商业门面。
由于建筑造型和功能上的要求,建筑1 至4 层的一端设置大厅,需在第4 层顶面位置设置局部转换构件(标准层与转换层平面布置图见图1 和图2),转换层以上为剪力墙结构,以下为框架一剪力墙结构。
转换形式选为梁式。
本工程属丙类建筑,设计基准期50年,地震设防烈度6度,地震分组为第i组,地震加速度0.05g,场地类型ⅲ类,结构重要性系数1.0,特征周期0.45s,基本风压值取100年一遇0.45kn/m2,地面粗糙度类别为c类,建筑高度级别a级。
2 整体结构设计2.1 抗震等级确定本工程转换层以上为剪力墙结构,以下为框架- 剪力墙结构,是多种结构形式并存的复杂高层建筑,不能像单纯的框架结构、剪力墙结构或框架一剪力墙结构那样统一确定抗震等级,而应根据现行规范不同章节的规定,并考虑该工程自身的特点,有针对性地分别确定不同部位不同构件的抗震等级。
建筑高度97.35m,6度设防,根据《高规》表4.8.2,框支框架抗震等级应为二级,底部墙加强部位二级。
考虑到工程具体情况,并根据加强底部的原则,转换层及以下层的框架梁抗震等级确定为一级.剪力墙及框支柱抗震等级为一级,局部转换及相邻一跨的剪力墙、框支柱、转换梁抗震等级为一级,转换层以上加强部位剪力墙、梁为一级,非加强部位剪力墙、梁为三级。
2.2 竖向结构设计为保证转换层上下主体结构侧向刚度尽量接近、平滑过渡,须把握强化下部、弱化上部的原则。
关于带转换层高层建筑的结构设计浅析摘要:近年来随着经济的繁荣及科学技术的不断进步,我国的高层建筑亦得到蓬勃发展。
高层建筑物底常要求有较大的空间,单一结构体系已远不能适应平面布置复杂、沿竖向刚度变化不均匀、结构不能连续的建筑。
为了满足建筑功能要求,实现结构体系的改变,并且保持空间工作性能,通常选择设置转换结构。
关键词:高层建筑;转换层;结构设计中图分类号:tu97 文献标识码:a文章编号:abstract: in recent years, with the prosperity of economy and the improvement of science and technology, our country of the high-rise building also get vigorous development. the tall buildings often require a larger space, a single structure system far already can not adapt to the layout complex, along the vertical stiffness variation is not uniform, structure can’t continuous buildings. in order to meet the building function requirements, realize the structure of the system in change, and keep the space work performance, usually choose set convert structure.keywords: high building; conversion layers; structure design1 转换层类型在高层建筑结构的底部,当上部楼层部分竖向构件(剪力墙、框架柱)不能直接连续贯通落地时,应设置结构转换层,在结构转换层布置转换结构构件,这类结构称为带转换层的高层建筑结构。
高层建筑梁式转换层结构的设计梁式转换层结构是指在建筑物高度较大、基础无法承载全部荷载或地下空间需要利用的情况下,将建筑物从一种结构形式转换为另一种结构形式,以满足设计要求的一种结构形式。
梁式转换层结构的设计要考虑以下几个方面:1. 转换层的位置和高度转换层的位置和高度应该合理,通常在建筑物高度约为60-70米时设置。
设置的目的是为了将建筑物从高层立式结构转变为低层框架结构或混合结构形式,以满足地下空间的利用和基础承载能力的要求。
2. 转换层的形式转换层的形式应该结合实际情况选择,一般有钢结构转换层、框架结构转换层和混合转换层三种形式。
钢结构转换层适用于高层建筑体量较大,采用钢结构时能够降低重量的建筑,钢结构转换层承载能力较强,且钢结构中各构件的协同作用能够提高结构的整体刚性,但成本较高。
框架结构转换层适用于体量较小,建筑高度较低的建筑,这种结构形式能够适应地下空间利用以及基础承载能力的要求,但是需要在设计和建造过程中加强加筋和梁的质量,确保结构的安全性。
混合转换层将钢结构和框架结构综合使用,能够充分利用钢结构的刚性和框架结构的弹性,确保了结构的稳定性和安全性。
3. 转换层的设计原则转换层的设计原则是以提高结构的稳定性、安全性为主要目标,确保转换层能够承载全部荷载和地震力,并且具有足够的抗倾覆能力。
此外,还要考虑转换层的空间利用率和美观性。
4. 转换层的建造技术和施工工艺转换层的建造技术和施工工艺需要对施工现场和设计要求都有充分的了解和掌握。
同时还需要根据具体的设计方案选择合适的施工方法和材料,以确保施工的质量和速度。
总之,梁式转换层结构是解决高层建筑基础承载能力和地下空间利用问题的一种重要结构形式,其设计应该充分考虑各方面因素,确保结构的安全性和稳定性。
带转换层的高层建筑结构设计摘要:本文阐明了转换层的定义和功能,介绍了转换层形式的类型及特点,分析研究了不同类型转换层的高层建筑结构设计。
关键词:转换层;高层;建筑;结构设计中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:为了满足建筑使用功能和城市规划的要求,带转换层的高层建筑结构成为了高层商住楼中常用的一种结构体系。
转换层上下结构体系的转变和竖向构件的不连续,易使转换层附近的刚度和内力发生突变,甚至造成传力路线不明确,出现了抗震薄弱环节。
所以带转换层的高层建筑结构的精心设计就显得尤为重要。
一、转换层的定义和功能因建筑物功能的需要,上部需要小开间的轴线布置,需要较多的墙体;下部则希望有尽可能大的空间,柱网要大,墙体要尽量少。
因而,上部部分竖向杆件不能直接连续贯通落地。
而通过水平转换结构与下部竖向杆件连接,这样构成的高层建筑称为带转换层的高层建筑结构。
转换层主要实现以下功能:1、上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架。
这种转换层多用于剪力墙和框架- 剪力墙结构中,以获得较大的内部自由空间。
2、上、下层结构柱网和轴线的改变转换层上、下的结构形式未改变,通过转换层能使下部结构的柱距扩大,形成大柱网。
这种形式常用于外框筒的下层以形成较大的出入口。
3、同时转换上、下层结构类型和柱网上部剪力墙结构通过转换层改变为框支剪力墙结构的同时,下部柱网与上部剪力墙的轴线错开,形成上、下柱网不对齐的布置。
二、转换层形式的类型及特点转换层根据建筑功能的需要, 可作为正常使用的楼层,但此时应有较大的层高作保证; 在层高受限制或设备专业需要时, 也可专门作为设备层。
在结构形式上, 转换层可分为以下几种类型:1、梁式转换层一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。
它是将上部剪力墙落在框支梁上, 再由框支柱支撑框支梁的结构体系。
当需要纵横向同时转换时, 则采用双向梁布置。
梁式转换层的设计和施工均较为简单, 传力较为明确, 是目前应用最为广泛的转换形式。
高层建筑转换层结构设计分析摘要:本文主要结合工程实际,对高层建筑转换层结构设计中涉及到的偏心转换梁、带短肢剪力墙的转换层结构设计进行了分析。
关键词: 高层建筑;转换层;剪力墙;转换梁中图分类号:tu398+.2文献标识码: a 文章编号:转换层在建筑功能上主要表现为能提供大的室内空间;为建筑物提供大的入口;在高层建筑中部提供大空间。
因此,对于结构转换层的设计是比较复杂的。
1上部剪力墙偏置的转换梁的分析及设计方法目前对转换梁的设计和分析一般是结合结构整体分析结果,再采用feq等平面有限元分析对转换梁进行辅助的局部分析,得到受力和配筋结果。
这种方法对于转换梁上部剪力墙比较规整的情况,计算结果具有足够的精度,基本能满足工程设计的要求。
但在实际工程中,上部墙体经常出现轴线垂直于转换梁轴线的不规则墙或短肢墙,以及墙体轴线与转换梁轴线上下不对齐的偏心剪力墙,这些情况均会在转换梁中形成较大的扭矩,但平面有限元却无法反映出这种扭矩所造成的出转换梁平面外的应力状况。
而事实上,应用三维实体有限元对转换梁进行分析可知,上部剪力墙偏置形成的扭矩在转换梁出平面外所造成的应力可以远远大于平面内主应力。
从结构稳定的角度看,深梁的失效往往是从受压区失稳,梁的侧翻开始的,在临界荷载作用下,梁上任何扭矩都可能引起失稳。
因此,对于上部剪力墙偏置的转换梁,首先要用有效的分析方法求得偏心转换梁的内力,以便准确了解偏心扭矩对转换梁的实际影响程度;其次要采取有效措施化解偏心扭矩对转换梁的影响。
以广东一工程为例,转换层设在第5层,其上是26层的商住楼,原设计转换梁截面尺寸为800mm×2200mm,砼强度等级为c40,被托换的剪力墙厚为200mm,剪力墙的一端落在框支柱内,其余大部分由转换梁支承。
利用通用有限元程序sap2000的三维实体线弹性单元对偏心转换梁进行分析,取两层楼高的剪力墙参加计算。
从satwe空间计算的各种工况结果中,选取使转换梁产生最大剪力的一组工况:截面剪力q=5900kn,弯矩m=1873kn·m,扭矩t=821kn·m,当仅验算截面剪压比时,根据《建筑抗震设计规范》第6.2.9条,0.15fcbh0/γre≥q, 式中fc为混凝土轴心抗压强度设计值,b为梁、柱截面宽度或抗震墙墙肢截面宽度,h0 为截面有效高度,γre为承载力抗震调整系数,则0.15fcbh0/γre =0.15×19.1×800×2200÷0.85=5932kn>q=5900kn,满足要求。
带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计摘要:针对带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计,分析讨论对结构转换层的选择方案,结构布局与结构上的处理,根据实际工程对超限高层建筑结构上的设计进行分析总结。
关键字:结构转换层;高层建筑;设计前言:该工程位于广州市,工程用地沿河流呈长条状延伸,施建高层的建筑面积为18196平方米,其中地表的占地面积为112500平方米,地下的占地面积为12955平方米。
根据广州市规划局和高层开发商要求,本工程施建的高层主要以商业楼和住户楼为主,并且要求建设一定面积的办公楼。
为了满足各方的要求,同时能够保障高层能够在最大程度上利用自然优势,建筑师经过讨论得出,采用45度倾斜布置,使住宅的窗、客厅能够面向河流,同时采光充足,环境优势得到放大。
一、工程概况该项目高层设计为地下两层,地上五栋共有三十一层。
地下一层为地下停车场,另一层为设备用房,设备用房主要集中控制高层内的各种电路设施。
高层地上一层为商场,第二三层为办公楼,四层是会所,同时兼有转换层存在,楼层室内面积较大。
五层至三十一层都是住宅楼。
在三十一层内,一层至四层为框架剪力墙,在一般情况下,剪力墙的剪应力水平会根据不同项目的具体情况来定,超高层建筑的转换层之下的楼层剪力墙在的地震情况下是0.025,在转换层之上的楼层剪力墙剪力水平就会相对减少,一般为0.017。
在这个高层四楼以上为住宅楼,住宅楼的墙体大部分没有落地,内力需要通过各种转换构件进行传递。
但是由于住宅楼厚板的传输路线不清晰,并且如果这样设计,会造成施工成本大幅度增加,所以,该项目高层采用主次梁转换的设计方案。
在超限高层中,主次梁转换层受力明确,施工难度较小,同时,能节省一大部分的成本。
在主次梁转化层受力相对较小的部分,可以适度的进行切开洞口,满足高层中不同专用线路与设施的布局要求[1]。
主次梁转换层的层高约为5.7米,转换主梁截面是800mm×2500mm,转换层次梁截面是600mm×2200mm和800mm×2200mm。
带转换层的高层建筑结构设计摘要:带转换层多塔楼高层建筑结构是高层商住楼中常用的一种结构体系。
转换层上下结构体系的转变和竖向构件的不连续性, 易使转换层附近的刚度和内力发生突变。
本文介绍了转换层的类型及结构抗震性能,探讨了高层建筑转换层的结构设计策略,总结了高层建筑转换层的结构设计应注意问题。
关键词:转换层高层建筑结构设计中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:随着经济水平的不断提高, 我国的高层建筑也发展迅速, 建筑向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展, 以满足人们对建筑的不同使用要求, 因而建筑的结构结构形式也越来越复杂多样化。
在使用功能上建筑往往是在上部楼层布置为住宅、酒店, 中部楼层为办公用房, 下部则是大型商场、文化娱乐设施。
从建筑功能上看, 上部需要小开间的轴网布置和较多的墙体来满足住宅和酒店的要求; 中部办公用房则可以采用较大尺寸的开间; 而下部则需要尽可能大的空间, 所以下部的轴网尺寸就要大, 少布置墙体。
从结构上来看, 高层建筑下部楼层受力很大, 上部楼层受力小, 而正常的结构布置应该是下部刚度大, 到上部可以逐渐减少墙、柱数量和尺寸, 这与建筑功能要求正好相反。
为了满足建筑功能的要求, 结构常常需要反常规设计, 将上部布置小空间, 下部布置大空间; 上部布置刚度大的剪力墙, 下部布置刚度小的框架柱。
为了实现这种结构布置, 就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件, 即出现了转换层结构。
转换层主要可以实现以下结构转换。
(1)上、下层的柱网、轴线改变。
通过转换构件使下部楼层的柱网间距扩大, 这种转换常用于外框筒的下层形成大入口。
(2)上、下层结构形式的转换。
这种转换形式常用于剪力墙和框架- 剪力墙结构。
通过转换构件将上部的剪力墙转换为下部的框架柱。
(3)同时转换轴线布置和结构形式。
上部楼层的剪力墙通过转换构件改为下部的框架柱, 同时转换上、下层错开的轴网, 形成上下结构不对齐的布置。
带结构转换层的高层建筑结构设计
【摘要】近年来,随着经济的发展,特别是随着改革开放的不断深入,我国的经济建设取得了巨大的进步,同时建筑行业也在快速的发展着。
在建筑中,带结构转换层的高层建筑设计日益变得很流行,同时在建筑中应用的比较多,但是如何进行带结构转换层的高层建筑的结构设计就是一个值得研究的问题。
本文笔者就结合自己多年来的研究所得,就带结构转换层的高层建筑结构设计进行分析,希望对该领域具有一定的作用。
【关键字】带结构转换层,高层建筑,结构设计
中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:
一.前言
随着经济改革的发展,现代高层建筑向多功能、综合用途发展,尤其是临街高层建筑,其功能布置一般为上部为住宅、旅馆,下部楼层作商店、餐厅等。
不同的用途需要不同的空间组合形式,因此近几年来出现了上部楼层为小开间剪力墙,而下部楼层为大柱网框一剪结构形式,上述功能要求与结构的合理布置要求正好相反,出现了上部刚度大而下部刚度小的竖向结构体系。
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以保证结构受力的正确传递。
转换层的合理设计将直接影响结构的受力及构件尺寸确定。
本文以广西北海某综合大厦的结构计算为实例,分析转换层对结构的受力影响,提出了高层结构设计中应注意的一些问题和一般规律,对合理调整构件尺寸,做到既经济又安全,具有一定的实际意
义。
二.工程概况
本工程为一幢综合型高层建筑,总面积为25700m2,总层数为26层。
1 到3层为商场(地下室由箱型基础组成,4到10层为办公楼,11 到25层为住宅,26层为机房等。
1到2层层高为4. 2m,第3层为5. 6m,第4层为3m, 5到6层为2. 8m 。
根据建筑设计要求,3层以下需较大空间,上部为分隔较多的小空间,因此结构方案采用上部为剪力墙,下部为框一剪结构,在第3层楼面设置结构转换层,板厚250mm。
各主要层平面布置见图1。
图1
三.结构转换层类型的选择
转换层的结构形式一般可分为梁式、板式和箱形式三种基本类型。
箱形和板式转换层受力较为复杂,利用三维空间计算程序作整体受力分析后还要用有限元法进行局部分析后才能用于设计,同时箱形和板式转换层混凝土耗用量较大,造价高,而梁式转换层(包括析架式、空腹析架式等杆系转换层)受力简单,三维空间计算程序结果可直接用于设计,同时施工方便,混凝土耗用量少,造价低,是一般高层建筑转换层广泛采用的一种结构形式,如北京南洋饭店、波特兰大厦、深圳四川大厦等均采用梁式结构转换层,因此本工程选用梁式结构转换层。
四.建筑结构设计
1.构件尺寸选择
在带结构转换层的高层建筑结构设计中主要考虑两个关键问题: (一)保证大空间层有充分的刚度,防止沿竖向刚度变化过于悬空
(二)可靠地传递上部结构的水平剪力
为满足上述要求一般设计中主要考虑上下层刚度比的确定。
为满足上述要求一般设计中主要考虑上下层刚度比的确定,即
式中gi、gi+1——第i层,i+1层混凝土剪变模量(cu= 0. 425e); ai、ai+1一一第i层、i +1层的折算抗剪截面面积,
a=aw+0.12ac
aw一一在所计算的方向上剪力墙的全部有效截面面积; ac——全部柱的截面面积;
hi、hi+1——第i层、i+1层的层高。
在非抗震设计时,rr应尽量接近于1不应大于3;在抗震设计时,rr应尽量接近于1不应大于2。
根据以上要求及平面布置情况和构件截面估算,3层以下中柱断面为1. lm x 1. lm,边柱0.8m * 0. 8m .剪力墙厚0.4m , 4层以上剪力墙厚0. 2m。
由于上部剪力墙较密,一般资料对转换层的设计没有提出较具体的尺寸要求。
为提高转换层的刚度,一般转换梁断面都较大,如深圳、四川大厦为0. 7m*2. 85m,北京南洋饭店梁高4. 5m,广州金鹰大厦为1.4m*2.8 m。
由此可见跨度为6到7m
的转换梁、梁高度一般在2.5m以上。
根据同类型结构选用转换梁截面为0..9m x*2. 5m至0. 7m *1. 5m进行上机计算并进行分析。
2.计算情况及结果
本工程设防烈度为6度,地基场地土类别为2类,基本风压值0.7kn/m2,振型组合选用6。
采用中国建筑科学研究院开发的高层结构计算程序tbsa,这样计算出来的结果才更加的可靠。
五.转换梁刚度对剪力墙内力的影响
由于转换层附近结构内力分布非常复杂,一般在实际工程中首先根据建筑设计要求和估算确定剪力墙的布置,对转换梁构件尺寸进行试算、调整。
对转换梁尺寸的选择带有一定的盲目性,根据本工程选择的16种不同转换梁尺寸的电算结果分析表明,结构转换层刚度对上部结构内力的影响存在一定的规律。
1.转换梁高度对剪力墙超限构件数量的影响
转换梁刚度d=ehi,当混凝土强度等级确定后,i是影响刚度的主要因素,根据材料力学公式i=bh3/12可知,刚度与梁的宽度成正比,与梁的高度的3次方成正比,故梁的高度变化明显影响梁的刚度变化,因此首先分析梁的高度变化与剪力墙内力变化的规律。
以梁宽b=0.8m为例,分别绘出当h=1.0、1.5、2.0、2.5m时剪力墙的超限构件数量关系如图2。
图2
根据图2可知,梁的高度越大,构件的总超限数越少,各层的超限构件数目与总超限构件数目变化趋势一致。
同时超限构件数目集中在转换层上(第4层),占总超限构件数目约50%以上,且转换梁的高度越大,所占比例越大(h=2.5、2.0、1.5、1.0m时分别为70%、
53%、50%、45%),可见梁的高度越大,沿高度剪力墙内力变化越大,反之亦然.但总的影响高度基本不变(至第9层)。
当梁的高度为lm 时,超限构件数目明显增加(本例从1.5m—1.0m,超限构件数目增加1.5倍;2.5—1.5m之间每级增加约20%),即当梁的高度太小时,结构的受力状态明显变差,设计时转换梁的高度不宜太小。
2.转换梁宽度对剪力墙超限构件数量的影响
以转换梁高度2.5m为例,宽度为0.6m、0.7m、0.8sm、0.9m时剪力墙的超限构件数目变化曲线见图3。
结果表明当梁的高度一定时.梁的宽度变化对上部剪力墙内力变化有一定影响。
梁的宽度越大,靠近转换层的楼层超限构件数越少,内力变化影响高度越大(b=0.9m时影响达到第9层);梁的宽度越小,靠近转换层的楼层超限构件数越多,内力变化影响高度越小(b=0.6m时影响达到第7层),但超限构件总数基本不变。
图3
3.转换梁刚度对剪力墙超限构件数量的影响
以上分别讨论了转换梁高度和宽度对上部剪力墙内力的影响规律,为了综合上述转换梁尺寸变化对上部结构内力的影响,讨论转换梁的刚度变化对超限构件数目影响的变化规律具有一定意义。
为了便于分析,以0.6m*1.0m的转换梁刚度为1.0,其余各梁的刚度取相对值,其变化规律如图4所示。
梁的刚度和超限构件数量变化曲线为一抛物线,当梁的相对刚度小于1时,越限构件数量明显增加;梁的相对刚度大于1时,构件超限数量增加很少,因此在设计
中应合理选用转换梁尺寸。
图4
4.带转换层结构上部剪力、内力与普通框支剪力墙内力的比较根据对电算结果的分析及与普通框支剪力墙内力分析的比较,表明两者之间存在较明显的差别:
(一)转换梁的刚度对上部剪力墙内勺的影响范围有明显作用,而框支剪力墙上部内力的影响范围仅与框架的净跨l0有关; (二)带转换层结构的上部剪力墙一般都开有洞口,且位置随建筑要求不同而不同,故上部结构内力变化较为复杂,有时局部出现异常(如本例第7层),而一般框支剪力墙的内力变化符合弹性理论的分析结果。
(三)带转换层结构的上部剪力墙内力变化规律数据具有一定的离散性,而框支剪力墙的内力变化完全可按弹性理论的方法进行分析。
由以上几点可知,带转换层结构的内力分析不能完全按框支剪力墙内力分析规律对整体结构进行分析,其本身具有一定的特殊性和规律性。
六.结束语
带结构转换层的高层建筑的结构设计在现代建筑设计中应用的十分普遍,必须做好这方面的研究和实践,推动带结构转换层的高层建筑的结构设计的发展。
参考文献:
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[学位论文], 2008 - 同济大学土木工程学院同济大学:建筑与土木工程。