高层建筑梁式转换层结构设计原理其应用

点赞:6824 浏览:22952 近期更新时间:2024-02-11 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】近些年来,高层建筑建设越来越多,建筑高度越来越高,体型也越来越复杂,功能更加多样化,转换层设计在高层建筑中得到广泛的应用,其可以满足人们在同一栋大楼中的不同需求,如购物、餐饮、住宅、办公等,超越了传统功能单一的局限性.本文主要对高层建筑梁式转换层结构设计进行分析,阐述其在结构设计中的应用.


【关 键 词】高层建筑;梁式转换层结构设计;应用

近些年来,随着城市化发展进程的不断加快,为了满足人们对建筑功能多样化的需求,高层建筑平面布置与立面体型越来越复杂.其中较为常见的类型就是:下面为商场或者所,上部为住宅.下部空间相对自由灵活,大柱网、少墙体,可以达到公共使用标准;上部主要利用墙体进行分隔,达到住宅需求.此种设计,导致上部与下部设计区别较大,违背了常规的竖向布置.所以,在进行实际设计的时候,可以考虑不同结构体系转换的形式,保证建筑结构安全、经济的情况,实现建筑的功能要求.

1.转换层结构设计原则

1.1竖向布置

转换层结构可以结合建筑功能与结构传力需求,沿着高层建筑高度方向一处或者多处进行灵活布置;也可以结合建筑功能需求,在楼层局部位置进行转换层设置,并且在此空间中既可以进行楼层的正常使用,也可以将其当成是设备层,但是,一定要保证其具有足够的刚度,避免沿竖向刚度过于悬殊.对于大底盘多塔楼商住建筑而言,塔楼转换层应设在裙房,并且加大梁尺寸与板的厚度,尽可能防止中间出现刚度过小的楼层,降低震害.

1.2结构布置

通过相关研究表明,底部转换层位置越高,转换层上、下刚度也就相差越大,转换层上、下内力传递途径也在发生变化;除此之外,转换层越高,落地剪力与筒体也容易出现裂缝,进而导致框支柱内力加大,转换层墙体容易被破坏.总之,转换层位置太高,不利于建筑抗震.底部带有转换层结构,其上部竖向构件不可以直接落地,一定要保证其与转换梁的可靠传力.根据现有工作经验总结,转换层构件可以采用大梁、斜撑、箱形等结构.因为转换层在高烈度区应用较少,在进行设计的时候,一定要予以充分的重视.

1.3抗震设计

为了确保设计的稳定性与安全性,规定一些框支剪力墙结构转换层必须设置在五层以下,其框支柱、剪力墙底部加强区抗震等级一定要按照相应的规范标准进行提高,保证结构的抗震性能.在计算转换层转换构件水平地震作用的时候,需要将其计算内力进行调整,以保证建筑具有足够的抗震性能.

2.梁式转换层结构设计和构造

由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙,其传力途径经过多次转换,受力情况非常复杂.框支主梁除了需要承载其上部剪力墙作用之外,还要承担梁传递的剪力、弯矩、扭矩,非常容易破坏框支主梁.针对具有抗震性能要求的建筑而言,为了有效改善建筑结构的受力情况,增强其抗震性能,在进行平面设置的时候,可以进行剪力墙落地设计,并且贯通基础,形成良好的受力体系,保证建筑的稳定性与安全性.

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2.1转换梁设计和构造

转换梁截面尺寸通常是由剪压比计算得到,进而降低其脆性破坏率.在转换梁上不要开洞,如果一定要进行开洞,需要将洞口设置在梁中和轴附近.并且在上下弦杆处一定要采取强化措施,保证箍筋加密,提高结构抗剪能力.在计算上下弦杆箍筋的时候,取放大系数为1.2.当洞口内力比较大的时候,可以利用型钢进行强化.同时,转换梁混凝土的强度等级要求不小于C30.转换梁上下主筋最小配筋率为0.3%(非抗震设计),转换梁纵向钢筋接头宜采用机械连接,同一连接区段内接头钢筋截面面积不宜超过全部纵筋截面面积的50%,并且保证上部纵筋中有50%的钢筋全长贯通.

2.2框支柱设计和构造

框支柱截面尺寸均是由轴压比进行计算决定的.在地震作用下,框支柱内力需要进行一定的调整:在进行抗震设计的时候,一定要将框支柱柱顶弯矩乘以放大系数,同时根据放大之后弯矩进行配筋的计算.剪力调整:在计算框支柱地震剪力值的时候,可以按照以下标准进行:当框支柱数量不超过十根,框支层是1~2层的时候,其剪力为基底剪力的2%;当框支层为3层以及3层以上的时候,其剪力为基底剪力的3%;当框支柱数量超过十根,框支层是1~2层的时候,其剪力为基底剪力的20%;当框支层为3层以及3层以上的时候,其剪力为基底剪力的30%;在完成框支柱剪力调整之后,一定要对框支柱弯矩进行调整.

框支柱纵向全部配筋,抗震等级是一级时,其配筋率不应低于1.15%,二级时不应低于0.95%,非抗震设计时不应低于0.75%.在进行抗震设计的时候,其纵向钢筋间距不宜超过200mm,并且也不应低于80mm,配筋率不宜超过4%.

2.3转换梁截面设计

在设计转换梁截面的时候,一定要对其进行有限元的分析,明确其应力分析情况,为了可以直接利用其分析结果,计算截面配筋,在不考虑混凝土抗拉作用的情况下,全部拉力均由钢筋承担,达到其屈服强度.当转换梁承托上部普通框架的时候,需要在常用截面尺寸内,根据普通梁截面设计形式对配筋进行相应的计算.当转换梁承托上部斜杆框架的时候,转换梁将会承载轴向拉力,并且按照偏心受拉构件对截面进行相应的设计与计算.

2.4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的时候,其和上部墙体一同作用,其受力特征和破坏形态为深梁,这时,需要进行深梁截面设计或者是利用应力截面设计,对转换梁进行相应的设计,并且计算纵向钢筋的分布.因为转换梁跨中范围较大,内力也较大,因此,需要保证底部钢筋不弯起与截断,一定要伸入支座.当转换梁承托上部墙体是小墙肢的时候,基本可以根据普通梁截面设计法进行转换梁截面与配筋的计算,保证结构设计的合理性.

3.工程实例应用

3.1工程概况

某建筑工程项目1#楼地上三十层,两层地下车库,1~2层为商业裙楼,转换层设置在裙楼屋面,3~30层为塔楼,屋面以上有一层电梯机房,建筑总宽度是27m,总长度是41m,室内外高差是0.15m,建筑高度是95.9m,总建筑面积是20761,商业面积是1384,住宅19377,此工程设计使用期限是50年,抗震设防烈度是6度,场地类别是Ⅰ1类.

3.2梁式转换层结构设计

在此工程中,梁式转换层结构构件尺寸如表1所示.

表1梁式转换层结构构件尺寸

在此工程中,采用梁式转换层设计,以保证传力更加明确、直接;计算相对比较简单,施工方便.在布置转换梁上,只对少数部分布置二级转换,二级转换传力相对复杂,应该尽量避免.在进行结构布置的时候,尽量使转换梁与墙、柱中心线重合,以减小偏心作用带来的影响.此项目因为所处的位置商业价值高,所以采用了大转(下转第138页)(上接第78页)换,转换剪力墙的比例达到80%.设计的时候采用了加厚落地剪力墙的方式调整转换层上下的刚度比,使其符合规范要求.

4.结束语

总而言之,随着高层建筑项目的不断增多,梁式转换层结构设计得到了广泛的应用.在进行具体设计的时候,一定要结合工程实际情况,选用最佳的转换方案,进而在保证高层建筑功能正常发挥的同时,提高高层建筑工程的质量,保证其具足够的稳定性、安全性与经济性.[科]

【参考文献】

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