某高層商住樓轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

1、<p>　　某高層商住樓轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討</p><p>　　摘 要：文章簡要地闡述了建筑轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)，從而結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)例，針對建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)地探討與研究，主要從建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)、豎向設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算和轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行論述，旨在有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性及保證建筑的使用安全。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)布置；豎向設(shè)計(jì) </

2、p><p>　　中圖分類號：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特征 </p><p>　　近年來，隨著高層建筑的迅速涌起，建筑朝體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展，因而相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式也復(fù)雜多樣。后來陸續(xù)開始在高層住宅底層設(shè)置生活福利設(shè)施，并且開始大量興建集吃、住、辦公、購物、停車等為一體的多功能綜合性高層建筑，尤其是在城

3、市主干道兩側(cè)，并已成為現(xiàn)代高層建筑的一大趨勢。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層具有以下幾方面的特征： </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要承受其上部結(jié)構(gòu)所傳下來的巨大豎向荷載或懸掛下部結(jié)構(gòu)的多層荷載，使得轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力很大，豎向荷載成了控制轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要因素。 </p><p>　　（2）轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常具有數(shù)倍于上部結(jié)構(gòu)的跨度，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向撓度成為嚴(yán)格控制的目標(biāo)。因此為保證轉(zhuǎn)

4、換結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，致使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸不可避免地高而大。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)中由于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑有大的改變，為豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，這決定了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的定義見抗規(guī)第3.4.2條規(guī)定，豎向不規(guī)則的類型見表1。 </p><p>　　表1豎向不規(guī)則的類型 </p>

5、;<p>　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)實(shí)例分析 </p><p><b>　　2.1工程概況 </b></p><p>　　某高層建筑商住樓，位于廣州市市中區(qū)，建筑面積為 2.4萬㎡。建筑平面復(fù)雜，地下2層，地上22層，總高度75m。其中，1、2層為大空間商場，3層以上為住宅，地下 1層為汽車庫，地下2層為人防工程和設(shè)備用房。1層商場及住宅標(biāo)準(zhǔn)層平面如

6、圖 1、圖 2所示。 </p><p>　　圖11層商場平面(單位：mm) </p><p>　　圖23層以上住宅標(biāo)準(zhǔn)層平面(單位：mm) </p><p>　　場地土為II類，抗震設(shè)防烈度為6度，丙類建筑。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)在2層頂板，轉(zhuǎn)換層以上住宅為剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻抗震等級為三級；轉(zhuǎn)換層以下商場為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，框架及剪力墻的抗震等級均為二級?；A(chǔ)為鉆孔灌注樁后注漿

7、(樁徑700mm)，樁落到中風(fēng)化閃長巖上，入巖深度 700mm。樁長 15~25m。單樁豎向承載力特征值為3500kN。柱、墻下設(shè)承臺(tái)(承臺(tái)厚1000~1900mm)，承臺(tái)之間設(shè)連梁(斷面600mm×1000mm)，空余部分設(shè)擋水底板(板厚 600mm)。 </p><p>　　2.2 結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì) </p><p>　?。?）住宅部分軸網(wǎng)與下部商場部分軸網(wǎng)雖然上下不重齊，但可

8、以協(xié)調(diào)。最后決定采用梁式轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層位于2層頂板。 </p><p>　?。?）由于建筑功能所限，住宅部分的剪力墻只有中部交通筒及少數(shù)剪力墻可以落地，其他部分剪力墻無法直接落地。為了增強(qiáng)轉(zhuǎn)換層以下結(jié)構(gòu)的剛度，經(jīng)與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，決定加厚剪力墻較少的中央部分厚度到 600mm，其他部分厚度為 400mm。這樣，既較好滿足了建筑的使用功能，又解決了建筑質(zhì)心與剛度中心盡量接近的問題，提高了建筑物在地震作用下的抗扭能力。

9、經(jīng)過調(diào)整后，結(jié)構(gòu)的形心與質(zhì)心接近重合，x方向差ex=260mm，y方向差ey=430mm。 </p><p>　　2.3結(jié)構(gòu)的豎向設(shè)計(jì) </p><p>　?。?）為了保證主體結(jié)構(gòu)沿豎向剛度均勻，使轉(zhuǎn)換層上、下層的剛度接近，避免剛度突變而形成薄弱層，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010) 中規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)換層上、 下層抗側(cè)移剛度比Ye =△1H2/△2H1≤1.3。為此，

10、采取了以下措施： </p><p>　　1)在保證上部住宅剪力墻強(qiáng)度及層間位移滿足規(guī)范要求的前提下，盡量減少上部剪力墻數(shù)量，減薄厚度(250mm，200mm)，而且開有較大的施工洞口，轉(zhuǎn)換層以上剪力墻連梁盡量減小高度，轉(zhuǎn)換層以下剪力墻厚度加大( 400mm，600mm)，以減小結(jié)構(gòu)上部剛度，增大下部剛度。 </p><p>　　2)轉(zhuǎn)換層以上混凝土強(qiáng)度等級由 C40過渡到C30，轉(zhuǎn)換層以下

11、混凝土強(qiáng)度等級采用 C45。采取以上措施后，轉(zhuǎn)換層上、下層的剛度比在 x方向?yàn)?1.14，在 y方向?yàn)?1.00，結(jié)果較為理想。 </p><p>　?。?）為了有效地將水平地震力傳遞給剪力墻，在應(yīng)力較集中的樓層，將樓板加厚。1層樓板 (地下室頂板)和 3層樓板(轉(zhuǎn)換層板)加厚為 200mm。4層樓板(轉(zhuǎn)換層的上一層)和頂層 (屋面板)分別加厚為 150mm和120mm。 </p><p>

12、;　?。?）調(diào)整框支柱總剪力不小于0.2Q0。為了增強(qiáng)框支柱的延性，框支柱軸壓比控制不超過 0.65，配筋率為1.22%~1.33%，體積配箍率為1.62%，框支柱箍筋采用全高加密，并在框支柱中間增加芯筋，如圖3所示?？蛑еv向鋼筋全部采用機(jī)械連接。 </p><p>　　圖3框支柱配筋(單位：mm) </p><p>　?。?）框支層剪力墻軸壓比控制在 0.4以內(nèi)，配筋率為 0.6 %，

13、剪力墻暗柱配筋率為 1.5 %，其體積配箍率為 1.2 %左右，保證了剪力墻有足夠的延性。 </p><p>　　2.4整體結(jié)構(gòu)的自振周期及變形 </p><p>　　整體結(jié)構(gòu)計(jì)算采用SATWE程序，并用TAT程序進(jìn)行復(fù)核。按6度抗震設(shè)防，計(jì)算結(jié)果如下：結(jié)構(gòu)的自振周期為 T1=1.22 s，T2=1.00s，T3=0.91s?？紤]雙向地震作用下及偶然偏心(± 5%)地震作用下：x

14、方向的最大位移9.09mm，x方向最大層間位移0.58mm。x方向最大層間位移與平均層間位移的比值 1.28。y方向的最大位移7.12mm，y方向最大層間位移0.42mm。y方向最大層間位移與平均層間位移的比值1.28。 </p><p>　　風(fēng)荷載作用下：x方向的最大位移 7.02mm，y方向的最大位移 4.05mm，最大層間位移 0.41mm。 </p><p>　　比較風(fēng)荷載與地震作

15、用，按地震作用下產(chǎn)生的較大側(cè)移變形計(jì)算，樓層層間相對位移為 △u/h=1/4964<1/800。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)以扭轉(zhuǎn)為主的最大周期為 TT=T3=0.91s，TT/T1=0.75?？梢钥闯鲇烧麄€(gè)結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心偏差造成的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不大。 </p><p><b>　　2.5轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì) </b></p><p>　?。?）特殊框支

16、梁的設(shè)計(jì) </p><p>　　按規(guī)范要求轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻宜直接落在框支主梁上，但轉(zhuǎn)換層上下部軸網(wǎng)不重齊， 有一處很難做到。最后決定把該處設(shè)計(jì)成等高交叉框支主梁，以滿足規(guī)范的要求。 </p><p>　　（2）框支梁的計(jì)算與構(gòu)造 </p><p>　　1)框支梁計(jì)算采用 SATWE程序，并用 FEQ 程序進(jìn)行復(fù)核。 </p><p>　　2

17、)按規(guī)范要求框支梁上、下部縱向鋼筋最小配筋率為0.4 %，本工程計(jì)算的配筋率均大于0.4%，滿足要求。 </p><p>　　3)框支梁的斷面為 800mm×1800mm。其上下部縱向鋼筋均直通到框支柱內(nèi)，其腰筋間距：梁下部為100mm，上部為 200mm，直徑為￠18。框支梁的箍筋沿全跨加密，間距為100mm，直徑為￠14和￠16。以上構(gòu)造均滿足規(guī)范要求。 </p><p>&

18、lt;b>　?。?）轉(zhuǎn)換層樓板 </b></p><p>　　按規(guī)范要求樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)雙層雙向配筋，且每層每方向的配筋率不宜小于0.25%，樓板中鋼筋應(yīng)錨固在邊梁或墻體內(nèi)，本工程樓板厚度為200mm，雙層雙向配筋，每層每方向的配筋率為0.3%。 </p><p><b>　　三、結(jié)論 </b></p><p>

19、　　綜上所述，通過本工程建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，得到了以下幾個(gè)方面的結(jié)論： </p><p>　　（1）根據(jù)實(shí)際工程情況，從建筑功能、結(jié)構(gòu)受力、設(shè)備使用、經(jīng)濟(jì)合理等多方面入手進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型和柱網(wǎng)布置，使之更加適合建筑要求。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的高層建筑受力復(fù)雜，在嚴(yán)格控制層等效剪彎剛度比及層側(cè)向剛度比的前提下，采取有效的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，在地震區(qū)，采用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是解決復(fù)雜平

20、面及體型轉(zhuǎn)換的一種行之有效的方法。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的高層建筑在進(jìn)行整體計(jì)算后，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]李中軍，徐茂江，李龍.預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2008. </p><p>　　[2]覃文