转换层结构设计总结
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简述转换层高层结构设计摘要:以带转换层结构的实际工程为例,分析了高层建筑带转换层结构设计中应该注意的问题,探讨了结构转换层的方案选择、结构布置、结构分析与构造处理。
关键词:高层建筑结构转换层框支剪力墙梁式转换层1 前言随着我国经济的持续快速发展,高层建筑一般上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要;而下部则希望有较大的自由灵活空间,大柱网、少墙体,以满足公共使用要求。
这样的建筑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,为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层,在结构转换层布置转换结构构件。
转换层结构形式有以下几种:梁式转换层、板式转换层、箱式转换层、桁架式转换层、空腹桁架式转换层等。
2 工程概况某住宅小区工程,总建筑面积123792 m2,本文涉及本工程3号楼主体结构地上10层,建筑面积4500 m2,地下1层,-1层为设备用房,1层,2层为商业网点,3层以上为住宅,建筑高度为32.35 m,本工程2层转换,采用梁式转换。
工程设防烈度为7度,0.10g,场地类别为ⅱ类,设计地震分组为第一组。
框支部分的抗震等级为二级,基本风压值为0.40 kn/m2 ,地面粗糙度为b类。
本工程梁板柱混凝土等级为c30,采用pkpm 的satwe进行结构整体计算。
3 结构布置带转换层高层建筑结构由于上、下层竖向构件不连续,结构竖向刚度发生变化,转换层上下楼层构件内力、位移容易发生突变,对抗震不利,形成薄弱层、软弱层(《建筑抗震设计规范》第3.4.2条,以下简称《抗规》)。
故采用转换层结构设计时应遵循以下原则: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。
故在本工程中,楼梯间、电梯间等d轴线北侧及南侧横墙剪力墙直接落地,并且墙厚加大为300mm(转换层以上墙厚为200mm),转换层板厚取180 mm,为地下室顶嵌固端,d轴线南侧框支柱的截面尺寸为600x600,因建筑需要增加商业网点,南侧又新增一跨框架,如图1所示。
高层建筑结构转换层高层建筑是现代城市建设中常见的建筑形式,为了满足日益增长的人口需求,许多高层建筑采用了结构转换层的设计。
结构转换层,也称为过渡层或变形层,是一个位于高层建筑顶部的区域,一般是从建筑主体结构中分隔出来的。
结构转换层的作用结构转换层在高层建筑中起到了多方面的重要作用。
1. 功能分区结构转换层可以用于实现高层建筑内部的功能分区。
高层建筑通常需要容纳办公、商业、住宅等多种功能。
通过在结构转换层上设置不同的功能区域,可以有效地将不同功能分开,提高空间利用率,提供更加灵活的使用方式。
2. 节约结构材料高层建筑需要承受巨大的重量和风压,因此其结构必须具备足够的强度和稳定性。
结构转换层的引入可以有效减轻主体结构所承受的荷载,并节约结构材料的使用。
这样不仅可以降低建筑成本,还有利于减少对环境的影响。
3. 应对地震、风灾等自然灾害结构转换层在高层建筑中起到了增强抗震和防风作用。
地震和风灾是城市中较为常见的自然灾害,对高层建筑的影响尤为明显。
通过合理设置结构转换层,可以增加建筑的稳定性和抗风能力,减轻自然灾害造成的破坏。
4. 提供观景平台结构转换层通常位于高层建筑的顶部,视野较为开阔。
因此,结构转换层也常被设计为观景平台,为建筑的用户提供俯瞰城市美景的机会。
观景平台不仅可以增加建筑的吸引力,还提供了一个供人放松、休闲的场所。
结构转换层的设计考虑在设计高层建筑的结构转换层时,需要考虑以下因素:1. 结构形式选择结构转换层的设计要根据具体建筑的需求和条件选择适合的结构形式。
常见的结构形式包括钢结构、钢混凝土结构、混凝土筒体结构等。
每种结构形式都有其优缺点,需要根据项目的要求进行合理选择。
2. 荷载分析结构转换层需要承受来自上部楼层、自身重量以及外部荷载(如风荷载、雪荷载等)施加的力。
因此,需要进行详细的荷载分析,确保结构能够承受各种力的作用。
3. 抗震设计高层建筑通常位于地震活跃区域,因此结构转换层的抗震性能尤为重要。
高层建筑梁式转换层结构的设计分析发表时间:2020-09-09T07:48:56.134Z 来源:《建筑学研究前沿》2020年12期作者:梁永臻[导读] 近几年我国在进行高层建筑建设时,规模正在不断的扩大,而且建设的体型比较复杂,内部的空间形态也比较多变,市场对功能也有了多样性的要求。
在这种情况下,需要对建筑的转换层结构进行设计,才能保证设计出来的结构能够更好的满足当前的市场要求,并且对建筑的各项功能进行完善。
在进行高层建筑转换层结构设计的过程中,需要总结一些设计经验,并且结合实际建筑要求来进行相应的设计。
梁永臻广东省建筑设计研究院有限公司摘要:近几年我国在进行高层建筑建设时,规模正在不断的扩大,而且建设的体型比较复杂,内部的空间形态也比较多变,市场对功能也有了多样性的要求。
在这种情况下,需要对建筑的转换层结构进行设计,才能保证设计出来的结构能够更好的满足当前的市场要求,并且对建筑的各项功能进行完善。
在进行高层建筑转换层结构设计的过程中,需要总结一些设计经验,并且结合实际建筑要求来进行相应的设计。
本文就高层建筑梁式转换层结构的设计进行相关的分析和探讨。
关键词:高层建筑;梁式转换层结构;设计;分析探讨在进行高层建筑梁式转换层设计的过程中,需要以理论作为基础,并且对梁式结构转换的形式和受力特点进行深入的分析,需要遵循设计原则来对梁式转换层的受力性能进行具体的设计。
在进行设计时,设计师应该注重一些细节的设计,并且严格按照功能的要求,来对转换形式进行设计,才能保证设计出来的梁式转换层结构更符合建筑的建设要求,使结构更加稳固,使用起来具备更好的性能[1]。
一、梁式转换层结构形式特点我国高层建筑在进行设计时,一般结构的下部受力度比上部结构大,在设计的过程中要确保下部的刚度大于上部结构的刚度,主要是通过在下部结构增加墙体或者是柱网之类的设置来进行加固,而在上部结构减少墙柱的密度,才能保证结构的稳定性,但是因为这种设计理念不合理,在进行设计时还要考虑到建筑的功能要求以及空间的具体使用要求[2]。
建筑结构设计中转换层设计分析摘要:目前在进行建筑主体结构设计时,可供选择类型正在不断增多,设计人员要严格按照项目建设要求,选择正确结构形式,还要对结构性能进行全面检测,确保结构在应用时更加安全稳定。
在对高层建筑物进行结构设计时,可以通过转换层结构应用,满足上下空间使用需求。
因为高层建筑结构设计内容比较繁杂,工作开展难度比较大。
因此设计人员必须积极转变自身工作理念,提高设计方案制作水平,才能满足各方面要求。
本文就建筑结构设计中转换层设计进行相关分析和探讨。
关键词:建筑结构设计;转换层;设计分析在当前时代背景下,建筑行业面临更多发展机遇,在对建筑物进行建设时,已经逐步扩大了施工规模,这也增加了建筑结构设计难度。
设计人员要积极利用新型技术和手段,对建筑结构进行优化设计,才能降低质量问题发生几率。
在对高层和超高层住宅建筑结构进行设计时,设计人员需要通过选择不同类型转换层结构,满足居住人员个性化要求,还要提高结构应用安全系数,确保结构具备更强外界抵抗能力,避免自然灾害问题对主体结构应用产生不良影响[1]。
一、项目概况如图1所示,本项目位于广东省深圳市龙华区大浪街道大浪南路与龙澜大道交汇处的西北侧及东北侧,建设用地面积为8469.3m²,总建筑面积为70,773.74m²,地上规定建筑面积为49,020.0m²,地下二层共设置车库和设备用房以及核六常六人防区等内容,地下一层为设备用房和车库,半地下室主要功能为机械停车库及设备用房,共存在3层地下室,上部3栋住宅塔楼,1栋总建筑面积为21,893.18m²,共45层,建设高度为145.2m。
2栋总面积积为15,063.17m²,共32层,建筑总高度为106.1m。
3栋保障房共建设面积为11,870.0m²,建筑总高度为103.2m,其中涉及到超限建筑为1栋和2栋[2]。
图1 项目设计图二、建筑结构设计中转换层设计措施(一)明确设计原则在对转换层进行优化设计时,设计人员需要遵循共同发展原则,要在满足建筑物功能需求基础上,对转换层进行针对性设计。
梁式转换层的高层建筑结构设计摘要:由于城市人口的急剧增长,同日渐减少的建筑面积形成了矛盾,所以,高层建筑在现代的发展非常迅速,人们对于高层建筑的功能需求越来越多。
梁式转换结构作为高层建筑中能够实现垂直转换的构件得以广泛应用。
本文通过对梁式转换层的结构形式与受力特点分析,探了梁式转换层结构设计的原则和构造的方法,为相关设计工作者提供一定的参考价值。
关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计随着改革开放的不断深入,社会主义市场经济得到了发展,城市建设的步伐日新月异,人们对高层建筑的需求也越来越多。
高层建筑尤其是综合化、体型复杂化的多功能建筑成为城市建设的发展趋向。
在同一座建筑中,由于各个楼层被赋予的功能不同,上部楼层可能用于办公,中部楼层用于旅馆、住宅,而下部用于文化设施、商店和餐馆。
加之建筑功能对空间的要求与结构的正常布置相反,因此必须在有结构转换的楼层设置转换构件,即转换层结构。
梁式转换结构作为高层建筑中能够实现垂直转换的结构形式,以传力直接、作用明显、施工方便等优势在高层建筑中被广泛应用。
一、高层建筑梁式转换层结构设计的原则、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。
、转换柱以及剪力墙应对称布置对于转换柱和剪力墙设置的时候尽量让它们对称,梁上面的立柱最好是转换成梁跨中,以免在转换梁变形的时候,在梁上面立柱的柱脚位置出现转角较大的情况,而且带动立柱的柱脚发生非常大的变形,导致柱的剪切和弯曲,致使立柱造成非常大的内力导致超筋。
、强化转换层下部主体的结构刚度为了保证建筑物下部整体结构的抗震、延性、强度以及刚度等能力,应该对转换层下部的主体结构尽量的强化其结构的刚度,对于转换层上部进行弱化结构刚度,使得转换层的上下部的结构变形以及结构刚度特征接近。
一般多采取提高混凝土的强度等级、增加转换层下部主体结构构件的截面尺寸、增设剪力墙等很多方法对其下部主体结构的刚度进行强化。
超高层转换层结构分类及其适用施工方法的选择归纳目录第一部分超高层转换层结构分类及其适用施工方法的选择归纳 (1)1.1转换层结构的定义与功能 (1)1.2转换层的应用与进展现状 (2)1.2.1转换层结构的研究现状 (2)1.2.2转换层结构的进展趋势 (3)1.3转换层结构的形式与分类 (14)1.3.1转换层按受力状态的分类 (14)1.3.1.1梁式转换结构(详见实例1.6.4) (15)1.3.1.2厚板式转换结构(详见实例1.6.5) (16)1.3.1.3箱形转换结构(详见实例1.6.6) (17)1.3.1.4桁架转换结构(详见实例1.6.7) (18)1.3.1.5斜柱转换结构(详见实例1.6.8) (19)1.3.2转换层按结构功能的分类 (20)1.4转换层结构形式的比较及特点 (20)1.4.1梁式与厚板式转换层 (20)1.4.2梁式与桁架式转换层 (21)1.4.3转换层的特点 (21)1.5超高层建筑转换结构施工技术研究 (22)1.5.1转换层结构的施工特点 (22)1.5.2转换层混凝土结构施工技术操纵要点 (23)1.5.2.1转换层大体积混凝土的配合比设计 (24)1.5.2.2转换层混凝土的浇筑 (25)1.5.3转换层钢筋工程施工技术操纵要点 (34)1.5.3.1钢筋的翻样与下料 (34)1.5.3.2钢筋连接 (34)1.5.3.3钢筋的绑扎与固定 (36)1.5.3.4附加钢筋的设置 (40)1.5.3.5钢筋的排布 (42)1.5.3.6钢筋工程施工流程图 (43)1.5.3.7预应力工程 (45)1.5.4转换层型钢工程施工技术操纵要点 (49)1.5.4.1转换层结构中使用型钢混凝土结构构件的优点: (49)1.5.4.2型钢混凝土转换梁结构的连接形式 (49)1.5.4.3型钢混凝土梁(空腹式桁架)施工的流程 (50)1.5.5模板工程 (51)1.5.5.1模板工程的构成与基本要求 (51)1.5.5.2模板结构的设计 (52)1.6超高层建筑物结构施工方法及实例研究 (57)1.6.1落地支撑法施工工艺 (57)1.6.2利用叠合梁原理的施工工艺 (58)1.6.3吊模法的施工工艺 (61)1.6.4大连东特新居二期33-1号楼(梁式转换结构) (64)1.6.4.1工程概况 (64)1.6.4.2施工方案选择 (64)1.6.4.3施工顺序 (65)1.6.4.4转换层施工 (65)1.6.5澳门南湾A12号地段住宅进展项目(厚板式转换结构) (68)1.6.5.1工程概况 (68)1.6.5.2工程特点 (68)1.6.5.3施工工艺流程及操作要点 (69)1.6.5.4支撑体系及临边、洞口设计 (70)1.6.5.5模板设计 (70)1.6.5.6支模 (70)1.6.5.7楼梯间 (74)1.6.5.8钢筋绑扎 (75)1.6.5.9混凝土配合比设计 (77)1.6.5.10混凝土浇筑 (78)1.6.5.11混凝土养护 (79)1.6.5.12材料与设备 (79)1.6.5.13质量操纵 (80)1.6.5.14安全措施 (81)1.6.5.15环保措施 (81)1.6.5.16效益分析 (82)1.6.6广西某高层商住楼(箱形转换结构) (82)1.6.6.1工程概况 (82)1.6.6.2施工顺序 (83)1.6.6.3模板工程 (83)1.6.6.4钢筋工程 (85)1.6.6.5混凝土工程 (86)1.6.7 浙江电力调度大楼(桁架转换结构) (86)1.6.7.1工程概况 (87)1.6.7.2 要紧施工难点与技术关键 (88)1.6.7.3 施工顺序确定 (89)1.6.7.3要紧技术措施 (89)1.6.7.4 钢结构安装 (89)1.6.7.5 混凝土结构施工要点 (91)1.6.7.6安全保证措施 (92)1.6.8沈阳某高层建筑(斜柱转换结构) (92)1.6.8.1 工程概况 (96)1.6.8.2 工程难点 (96)1.6.8.3 要紧技术措施 (97)参考文献 (100)第一部分超高层转换层结构分类及其适用施工方法的选择归纳1.1转换层结构的定义与功能近年来国内外高大建筑的数量越来越多,其建筑及结构形式向着体型复杂、功能多样的方向进展,其目的在于为人们提供良好的生活环境与工作条件。
厚板结构转换层体系的技术分析厚板结构转换层体系是一种常用的建筑结构设计方法,可用于大型公共建筑、商业中心、体育场馆等建筑物的建设。
本文将对厚板结构转换层体系的技术进行分析。
一、厚板结构的特点厚板结构是一种由厚重的混凝土板构成,通过钢筋加固,在建筑物的顶部形成一个重要的构造层。
其主要特点是承重能力强,稳定性好,适合于高强度的荷载要求,因此在大型建筑物的建造中,厚板结构是一种常见的设计方案。
二、转换层的作用转换层又称中层荷载大楼层,是位于大楼高层与低层之间的一个层次,在建筑结构的设计中发挥重要作用。
转换层可以通过改变建筑结构中不同层之间的荷载承受,减小震荡力的传递,从而起到用于保护建筑结构的作用。
三、厚板结构转换层体系的设计原理厚板结构转换层体系的设计原理是基于厚板结构承载能力和转换层分布力的平衡原理。
在设计时,应根据建筑物的高度和荷载要求,确定转换层所具备的承重能力和所需的厚板结构式样。
厚板结构转换层的设计应考虑以下几个方面:1.荷载分布:由于建筑物荷载的受力分布不同,需要在转换层的设计中考虑不同层之间的荷载分布以及转换层对于荷载的流向影响。
2.结构形式:厚板结构转换层可采用板壳而成的悬索结构形式,这种结构形式中,转换层板面向下弯曲,但其受力也可以是从上向下的压力作用,这取决于结构物的巨型建筑物、类型和角度。
3.抗震性能:综合考虑建筑物所在地的地质情况和建筑物高度,厚板结构转换层需考虑抗震性能的问题,以便更好地保护其基础结构。
四、厚板结构转换层的具体施工流程厚板结构转换层的具体施工流程是建筑物建造中最重要的过程之一,要求施工方在保证施工进度的同时,确保质量和安全。
1.厚板施工:按照设计图纸的要求和现场标准进行混凝土浇筑和厚板交错安装,确保厚板结构的承载能力和稳定性。
公司多采用模板结构的厚板模型进行施工,以保证板面光滑、无裂纹和结构稳定。
2.转换层结构搭建:按照设计图纸,使用单元组合或整体配合的方案进行转换层桥梁的施工和调整,确保整个转换层结构平稳。
高层建筑高位转换层设计要点与分析高层建筑中的高位转换层主要是板式转换层以及梁式转化层的方法进行设计。
梁式转换层具有空间的使用范围,而且发挥出比较灵活的功能。
板式转换层施工方便,利于工程的施工管理。
本文就高层建筑的高位转换层的设计要点进行简要分析。
标签高层建筑;高位转换层;结构设计现代高层建筑正向体型复杂、功能多样、造型新颖的方向发展。
例如,在同一座建筑中,沿房屋高度方向建筑功能常要发生变化,上部楼层布置旅馆、住宅;中部楼层用作办公用房;下部楼层布置商店、餐馆和文化娱乐设施,这种不同用途的楼层需要采用不同形式的结构。
从建筑功能上看,上部需要小开间的轴线布置并需要较多的墙体以满足旅馆和住宅的功能要求;中部则需要较小的或中等大小的室内空间,可以在柱网中布置一定数量的墙体以满足办公用房的功能要求;下部需要尽可能大的自由灵活的室内空间,要求柱网大,墙体尽量少,以满足商店、餐馆等公用设施的功能要求。
上述要求与结构的合理布置正好相反。
由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部楼层受力较小,正常的结构布置应是下部刚度大、墙体多、柱网密,而到上部则逐渐减少墙体及柱的布置,以扩大柱网。
这样,结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。
因此,为了适应建筑功能的变化,就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件,即转换层结构。
一、结构转换层常见类型及受力机理分析转换层根据建筑功能的需要,可作为正常使用的楼层,但应有较大的层高作为保证;在层高受限制或设备专业需要时,也可以作为设备层,在结构型式上,转换层在设计常分为以下几种类型:(1)梁式转换层,即将上部剪力墙在框支梁上,再由框支柱来支撑框支梁的结构受力体系。
当需要纵横向同时转换时,则采用双向梁布置。
其优点为传力直接、明确,传力途径清楚,受力性能好,构造简单,施工较方便,设计计算较容易,是目前应用最广的转换层结构型式。
一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系。
(2)箱式转换层,当转换梁截面过大时,设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定。
浅析高层建筑中结构转换层结构体系高层建筑作为城市的标志性建筑物,是城市发展的重要组成部分,也是现代城市的发展趋势。
在高层建筑的结构设计中,结构转换层结构体系起着至关重要的作用。
本文将从结构转换层结构体系的定义、作用、设计原则和实际应用等方面进行浅析,以期能够更加深入地了解高层建筑结构设计中的关键要素。
一、结构转换层结构体系的定义结构转换层结构体系是指在高层建筑中设置的用于承担从上部结构(主体结构)传递到下部结构(基础结构)的横向荷载的结构层。
在高层建筑中,由于建筑高度较大,受到风荷载和地震荷载的影响较大,因此需要设置结构转换层来承担这些荷载,以确保建筑物的安全性和稳定性。
结构转换层通常设置在建筑的上部,一般位于建筑高度的1/3处或者建筑高度的1/2处,具体位置取决于建筑的具体设计要求和风荷载分布情况。
在结构转换层的设计中,主要包括水平荷载传递、垂直荷载传递和剪力墙的设置等内容,是高层建筑结构设计中的重要部分。
结构转换层结构体系在高层建筑中具有多种作用,主要包括以下几个方面:1. 承担风荷载和地震荷载2. 调整结构刚度结构转换层能够对建筑结构的刚度进行适当的调整,从而使结构在受到外部荷载作用时能够有一定的变形和位移,减小结构的应力和变形,提高结构的整体性能。
3. 提高建筑的稳定性结构转换层能够通过合理设计和设置来提高建筑的整体稳定性,使建筑在受到外部荷载作用时能够保持稳定,减小建筑的振动和位移,提高建筑的安全性和舒适性。
1. 合理确定位置结构转换层的位置应该根据建筑的具体设计要求和荷载分布情况来确定,一般应该位于建筑高度的1/3处或者建筑高度的1/2处,具体位置需要根据实际情况进行调整和确定。
2. 设置合理的横向构件结构转换层需要设置合理的横向构件来承担荷载传递,在设计中需要考虑风荷载和地震荷载的作用,设置合适的横向构件来承担这些荷载。
3. 加强结构连接结构转换层与主体结构之间需要有足够强度和刚度的连接,以保证结构转换层能够有效地承担荷载传递,并且能够与主体结构协同工作,提高结构的整体性能。
高层建筑结构转换层在我国高层建筑发展的早期阶段,所设计建造的高层建筑大都为单一用途,例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。
近年来高层建筑发展迅速,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。
高层建筑功能综合化的优点:(1)将各种使用功能的建筑单元集中布置并上下组合在一起,使用上更方便省时,为人们提供良好的生活环境和工作条件,适应现代社会高效率、快节奏生活的需要;(2)集中紧凑的建筑布置,达到建筑面积最高利用率,相应集中紧凑的管道线路,有利于节约建设投资及减少能源消耗,也有利于物业管理,节约管理经费;(3)可减少建筑占地面积,节约土地费用,增加城市的绿化面积。
一、多功能综合性高层建筑结构体系的特点从建筑使用功能而言,在设计中,通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分,而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。
这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。
由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置,相应地,要求不同的结构形式,如何将他们之间通过合理地转换过渡,沿竖向组合在一起,就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。
这对高层建筑结构设计提出了新的问题,需要设置一种称为“转换层”的结构形式,来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换,简单地说,就是上下两层的结构不一样,必需设置一个转换层来“承上启下”。
结构上的转换层概念,主要是指在整个建筑结构体系中,合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。
它在主要满足结构安全功能要求的同时,多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。
比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。
某转换层位于地下室的高层建筑结构设计分析摘要:目前,我国建筑行业发展迅猛,底部为商业或停车库等大空间布置、上部为普通住宅的高层建筑随处可见。
这类建筑,上部为住宅,多为剪力墙结构;而下部大空间则要求墙尽量少,导致部分剪力墙无法落地,需要在上部楼层进行转换。
结构转换型式的选择和转换结构构件的布置等直接关系到整个结构设计的安全和合理。
本文对某高层住宅项目地上与地下所用结构进行分析和探讨,研究了此类地下转换高层建筑的结构布置、结构选型、嵌固端选择、抗震等级等进行了研究。
地下转换高层建筑和地面建筑的结构设计要分别对待,按照相应情况使用相应的结构设计。
关键词:框支剪力墙结构;高层建筑;结构选型;转换层;抗震等级1 工程概况本文以某高层住宅建筑项目为例,此项目规划总占地面积57355m2,总建筑面积185465m2,其中地下建筑面积61000m2,地上建筑面积124465m2。
当中包含高层住宅、幼儿园、回迁房和地下车库等,其中6252地块项目由3栋高层住宅和2栋多层配套公建组成。
高层住宅地下两层均为大型车库(其中地下二层为核6级、常6级人防地下室),地上建筑分为三个单体(3~5#住宅),地面以下单体范围内设有夹层,地上8~16层,房屋高度为25m~51m。
本文讨论单体中5#住宅楼的结构设计。
对于高层住宅地上采用钢筋混凝土剪力墙结构,地下夹层以下由于停车库大空间要求采用部分框支剪力墙结构,纯地库部分采用框架结构。
本工程抗震设防烈度为8度(0.20g),第二组,Ⅱ类场地土,设计特征周期为0.40s。
结构计算嵌固端取为地下室顶板,底部加强部位为地面以上两层。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2010)和《建筑抗震设计规范》(GB50011―2010)(2016年版),转换层以下主楼及其相邻两跨结构构件抗震等级为一级,底部加强部位的剪力墙抗震等级为一级,非底部加强部位的剪力墙为二级,其他纯地下室框架的抗震等级为四级。
梁式转换层高层建筑的结构设计探讨【摘要】本文归纳总结了转换层结构设计的基本原则,并在此基础上概括总结了转换梁的结构设计和构造要求,谨供大家做参考之用。
【关键词】梁式转换;复杂高层建筑;基本原则;结构设计1 前言带有转换层的结构是一种非常规的的结构形式,由于竖向传力构件不连续,因此要通过转换层将不落地构件传来的荷载可靠地传递给周围的落地构件,在强烈的地震作用下,转换层传递很大的水平剪力,转换构件受力复杂,如果设计不当,将会危及结构的安全。
设计时要慎重对待,采取合理的措施保证结构的可靠性。
2 转换层结构设计的基本原则结构设计首先应该考虑选择合适的建筑形体,建筑平面和立面应满足规则、连续与渐变的要求;其次结构布置时考虑传力途径明确、简洁,尽可能地避免复杂结构形式和形体。
具有转换层结构的结构形式是一种受力复杂、主要抗侧力构件沿结构竖向布置不连续、非常不利于工程抗震的一种结构形式。
《高规》第10.1.2、第10.1.4 条明确规定:“9 度抗震设计时不应采用带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构和连体结构”;对此类结构的平面布局也提出了宜规则的要求:“7 度和 8 度抗震设计的高层建筑不宜同时采用超过两种复杂结构”。
本文建议遵循以下设计原则:①减少转换:布置转换层上下主体竖向结构时,要注意尽可能多的布置成上下主体竖向结构连续贯通,尤其是在核心筒框架结构中,核心筒宜尽量予以上下贯通。
②传力直接、受力明确:布置转换层上下主体竖向结构时,要注意尽可能使水平转换结构传力直接,尽量避免多级复杂转换,更应尽量避免传力复杂、抗震不利、结构质量大的厚板转换,避免高位转换。
③有可靠的承载力:转换层承受的力,尤其是竖向集中力非常大,这就要求转换层有较高的承载能力。
所以,一般的转换大梁截面高度大,有时可达 1~2 个楼层高,另外,《高规》第 10.1.6 条规定:“结构转换层混凝土强度等级不应低于c30”。
④有足够的竖向刚度和水平刚度;转换层中梁的跨度大,有时是上部梁跨度的好几倍,故而,转换层必须具备足够的竖向刚度,同时也要有足够的水平刚度,以保证实现楼盖在水平面内不变形的假定。
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。
论述高层建筑梁式转换层的结构设计发布时间:2022-09-04T01:08:18.837Z 来源:《建筑实践》2022年4月第8期(下) 作者:林俊兴[导读] 很多高层建筑上部楼层被定位成居民住宅,而下半部分则支持办公与商业活动,林俊兴佛山市岭南建筑设计咨询有限公司广东佛山 528000摘要:很多高层建筑上部楼层被定位成居民住宅,而下半部分则支持办公与商业活动,多功能型建筑的数量也逐渐增加。
下部楼层需要少墙大柱网的大空间,而上部刚好相反。
为了转换不同楼层的差异化功能,需应用水平转换结构构件,即设置转换层。
现探讨梁式转换层这种常用转换层的设计方法。
关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计1、转换层的主要结构形式我国的高层建筑发展迅速,转换层应用上出现了丰富的形式,如梁式、箱形、厚板、桁架、斜撑、搭接柱、巨型框架等转换,到目前为止全国各大城市带有转换层的高层建筑已经数不胜数,而在这些转换层建筑中大部分高层建筑的转换层是梁式,其占到所有接触转换层的比例达3/4,而板式转换层只占到了1/5左右。
出现这种状况的原因主要是梁式转换层不仅设计和施工都比较简单,而且受力明确容易分析。
而板式转换的优势是整体性更好,上部竖向构件布置更灵活,但厚板转换层自重大,地震效应明显因此在高烈度区使用受到限制。
2、高层建筑梁式转换层的选择当一个楼层仅小范围转换(不超10%)或局部设置少数转换构件时,为局部转换,除此之外都是整体转换。
转换层一般设置在建筑物底部几层,根据烈度不同要求不同。
当设置位置高于规范要求,则为高位转换。
转换位置越高,结构延性越差,剪力墙底部加强部位越高,构件抗震要求也越高,故一般采用低位转换。
转换层能保证建筑的主要使用功能,但受到层高的限制以及专业设备的要求,转换层主要选择梁式转换层、箱式转换层等不同形式,根据工程项目的实际以及建设标准进行比较。
梁式转换层将上部的剪力墙落在框支梁上,框支柱支撑着框支梁,实现双向梁布置,不仅受力性能好、设计施工非常简便,而且在高层建筑中广泛应用,但其存在着空间受力复杂的问题,截面尺寸大,易引起转换层上、下刚度突变等缺点。
1 “厦门市三个中心 ”结构设计 一、工程概况 厦门市三个中心位于厦门市镇海路,总建筑面积为45188.1m2,分A、B两栋楼。主体高度99.66m,地下1层,地上31层。两幢高层地下室连成一体,地上部分设抗震缝脱开,缝净宽400mm,满足抗震缝最小缝宽要求。地下部分未设永久性施工缝,由于地下室较长,超过温度伸缩缝最大间距要求,考虑在适当位置设置一条施工后浇带。本工程是以商住为主,集商业、办公、居住为一体的综合性建筑,地下室为机房设备和停车场,一~三层为商场,四层为办公楼。五层为转换层,五层为以上均为住宅。 建筑抗震设防类别为丙类,建筑结构安全等级为二级, 厦门地区的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度0.15g,设计地震分组:第一组;场地类别Ⅱ类;特征周期Tg=0.35s。
二、结构选型及设计 本工程地下一层为车库,地上1~4层为商场,4~5层为转换层,5层以上为住宅。由于底下商场与上部住宅在开间,轴线位置上均不同,所以要求在5层顶设置结构转换层来实现从框筒到剪力墙体系的结构形式的转换及剪力墙轴线位置的转换。由于本工程结构转换层在5层顶,标高已达22.00m,为高位转换,属竖向不规则结构。另外由于本工程基地条件的限制,为满足上部住宅的要求,住宅南侧要在下部框支结构上挑出1.8m,如加上阳台挑出尺寸将大于3.5m,为此住宅南侧墙体的转换梁均搁在悬挑的转换大梁上,使转换大梁的受 2
力更加复杂。 本工程的超限情况,我们在结构设计中注意以下问题并采取了如下的措施,以确保本工程达到规范规定的抗震设防目标。1. 结构利用外围柱子及两侧布置短肢剪力墙和筒体作为主抗侧力构件,在外围柱子两侧布置短肢剪力墙的目的有两个:一是增加剪力墙承担的地震剪力的比例,二是提高整体抗扭的能力。2. 严格控制框支柱轴压比≤0.6。3. 落地墙加厚,转换层上部与下部结构的等效刚度比小于等于1.3,并尽量接近1.0。4. 框支柱另加在核心区配筋形成芯柱,芯柱配筋率与砼柱的面积比取0.8%~1.0%,以提高框支柱的延性。5. 由于转换层的位置在五层,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》10.2.5“底部带转换层的高层建筑结构的抗震等级应符合本规程第4.8节的规定。对部分框支剪力墙结构,当转换层的位置设置在3层及3层以上时,其框支剪力柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按本规程表4.8.2和表4.8.3的规定提高一级采用,” 框支柱抗震等级为特一级,抗震墙抗震等级:底部加强部位为一级;非底部加强部位为二级。6. 《高层建筑混凝土结构技术规程》10.2.4规定“底部带转换层的高层建筑结构,其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值”。99.66x1/8=12.45m<框支层以上两层的高度25.04,所以取底部加强部位取框支层以上两层。7. 由于转换层地震内力乘以1.5倍增大系数,适当加在转换层上、下各一层抗侧力构件的配筋。8. 目前带转换层的高层建筑中,常用的结构型式是梁式转换,它的计算、分析比较简单,故成为结构工程师考虑转换层问题时的首选,但本工程中不仅需要实现结构体系的转换,而且要实现轴线位置的转移,特别是上部住宅的南侧还要在框支层中挑出,所以不可避免会出现转换梁搁转换梁的二级转换现象,为抵抗第二级转换梁带来的较大扭矩,我们采用了箱型转换,以上下箱板来抵抗二 3
转换梁带来的扭矩。转换梁上下板之间的空间可以充分利用,用来作为设备房。9. 为了提高结构的抗震性能,适当提高配筋率:落地墙最小配筋率≥0.4%,框支柱最小配筋率≥1.6%,框支柱体积配箍率≥1.6%,落地剪力墙约束边缘构件的配箍特征值取0.24以上。10. 对转换大梁,除做电算整体计算外,在施工设计时,尚应把上部全部墙体作用作为荷载作用于梁上进行局部复核,并请建筑科学研究院抗震所用ANSYS对本工程进行了有限元法做局部分析。同时对转换大梁采用在重力荷载下不考虑上部墙体共同作用的手算复核。11. 转换梁的剪力均控制在RECCbhf015.0之内,不设弯起筋,所有剪力由混凝土及箍筋承担,箍筋最小面积含箍率取yvtff3.1,转换梁的最小配筋率取0.6%以上。12. 转换梁的挠度控制在6001之内,以减少上部墙体因大梁变形而引起的附加应力。13. 转换梁上尽量不开洞,箱型梁需开洞时,洞边应离支座1m以上,洞口四周应适当加强。14. 转换梁上部一层剪力墙上开洞应尽量在转换梁剪力较小处,如不能做到,则该处转换大梁及上部剪力墙该处洞口的连梁应适当加强,洞口外侧短墙肢配筋适当加强。15. 转换层板取200mm厚,转换层上下各一层板也应适当加厚。16. 框支柱底层下端及转换层上部的弯矩乘以1.8增大系数,各层柱剪力应乘以1.2增大系数,地震作用产生的柱轴力应乘以1.8增大系数。17. 基本风压:本工程的主体高度99.66m大于60m,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》3.2.2“基本风压应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑,其基本风压按100年重现期的风压值采用。”故基本风压取0.95kN/m2。18. 关于转换层的建模根据《多层及高层结构CAD软件高级应用》,转换大梁占有一层高度的,分析模型与构件的配筋模型难以统一,必须采用不用的计算模型的两次分析来解决问题。(1)梁所占有的一层仍按一层输入,大梁按剪力墙定义。此时可以正确分析整体结构及 4
构件内力,除大梁(用剪力墙输入)的配筋不能用以下,其余构件的配筋均能参考采用。(2)不把大梁作为一层输入,即两层合并为一层。大梁按当定义,层高为两之和。这种计算模型仅用于考察、计算大托梁受力、配筋,其余构件及结构整体分析的结果可以不用参考。层高的增加使柱的计算长度增加,此时程序自动考虑柱上端的刚域,变使结构分析准确。也可以用FEQ进一步作转换大梁的二次分析。 根据根据中华人民共和国建设部令(第111号)《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》第5条规定:在抗震设防区内进行超限高层建筑工程的建设时,建设单位应当在初步设计阶段向工程所在地的省、自治区、直辖市人民政府建设行政主管部门提出专项审查报告。根据以上要求,本工程在初步设计阶段组织了进行抗震审查专家组提出了以下改进意见:1. 由于嵌岩基础,本设计一层地下室,其设计埋深可满足要求。2. 地下室底板与岩石浇在一起,要考虑混凝土徐变收缩与岩石不一致而带来的混凝土开裂问题,并采取有效的防裂措施。3. 地下室可不设缝,两幢塔楼在±0.00以上再设缝。4. 由于属二次转换(含±0.00处),应进行含地下室与不含地下室两次计算,取内力最大值进行框架梁柱的配筋,±0.00托墙梁需按转换梁进行设计。5. 许多短肢“一”字形墙宜按柱考虑,防止平面外失稳。6. ±0.00处板厚已达200,可取消小次梁。7. 转换层以上两,墙与板的配筋应适当加强。8. 除了现有计算模型外,应再计算另一种模型,即转换层计算高度取到箱体中部(梁高的一半,加上本层的层净高),转换层的上一层计算层高按实际层高取值。9. 要验算悬挑部分的局部承压,带翼缘墙的墙中柱与墙端柱输入时应把柱与墙分开,以确保柱计算配筋的准确性。10. 连梁刚度折减到0.55,折减过多,要考虑因连梁过早出现塑性铰以及墙拱的作用减弱带来的不利影响。11. 整体结构还可适当优化,包括墙长、墙厚、混凝土等级与 5
梁系等。12. 应进行最不利方向地震作用的计算。 三、计算结果分析 根据超限审查要求,结构采用2个符合结构力学模型的程序进行计算,本次设计采用SATWE及TAT进行计算,考虑耦连,振型取18个,现以A楼为例取9个振型比较,比较结果见表一:。从以上两种程序计算结果对比中可看出,两种计算结果均满足规范要求,且计算结果基本吻合,说明程序计算是可信的,本工程结构设计基本符合规范要求。 根据抗震规范第5.1.2条要求,本工程又采用时程分析法进行了多遇地震下的补充计算,本次计算采用了三条波作为弹性时程分析,本次时程分析的三条地震波由中国建筑科学研究院厦门分院根据本场地情况提供,其计算结构见表二、四。从时程分析结果中可以看出,最大楼层反应力在转换层的位置突变,故对转换层以及上、下一层做适当加强。 6
表一:A楼电算结果比较 计算程序 计算内容 SATWE TAT
自 振 周 期
周期 X向 侧振 Y向 侧振 扭转 成分 周期 平动比例 转动比例 T1 2.0590 0.02 0.98 0.00 1.9404 1.00 T2 1.9209 0.97 0.02 0.01 1.7723 0.98 0.02 T3 1.4477 0.03 0.00 0.97 1.2333 0.03 0.97 T4 0.5897 0.91 0.08 0.01 0.5458 0.98 0.02 T5 0.5602 0.07 0.91 0.01 0.5228 1.00 0.00 T6 0.4445 0.04 0.01 0.96 0.3996 0.05 0.95 T7 0.3362 0.97 0.02 0.01 0.3071 0.99 0.01 T8 0.2931 0.01 0.97 0.01 0.2715 1.00 0.00 T9 0.2541 0.22 0.01 0.77 0.2272 0.46 0.54 扭转周期与 平动周期之比 85.0703.00590.24477.113TT 85.0636.09404.12333.113T
T
有效质量系数 X向:94.44% X向:94.19%
Y向:93.80% Y向:93.61% 地震作用最大的方向 34.447 (度) 75.675(度)
X向地震作用 下层间最大位 移角及位移比
1/1508 1/1451
1.13 1.13 X向双向地震作用 下层间最大位 移角及位移比
1/1500 1/1447 1.13 1.13 X向-5%偶然地震作用下层间最大位移角及位移比
1/1635 1/1472 1.09 1.08 X向+5%偶然地震作用下层间最大位移角及位移比
1/1399 1/1294 1.21 1.22