高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

1、<p>　　高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐</p><p>　　摘要：本文結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例對梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了淺要的分析與探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1.前言 </b>&l

2、t;/p><p>　　在高層建筑設(shè)計(jì)中，為滿足建筑使用功能需要，底部數(shù)層常設(shè)置為大空間，而上部標(biāo)準(zhǔn)層多為小開間，致使上層的部分豎向承重結(jié)構(gòu)不能直接落地，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。常用的轉(zhuǎn)換形式為梁式。梁式轉(zhuǎn)換層具有傳力路徑清晰快捷，工作可靠，構(gòu)造簡單，施工方便等優(yōu)點(diǎn)， </p><p>　　是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。 </p><p><b>　　2工程實(shí)況

3、 </b></p><p>　　該工程共32層，地下2層,其中-1層為半地下室，地上裙房3層,1層、2層高為4.5米,3層層高均為5.5米，4~32層高均為3.0米,建筑物總高101.5m。該工程地下二層為車庫及平戰(zhàn)結(jié)合的六級(jí)民防地下室,地下一層為大賣場及車庫,一～三層為商場,四～三十一層為高級(jí)公寓。建筑抗震設(shè)防類別:為丙類；抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g；設(shè)計(jì)地震分組為第一組；場地

4、類別為Ⅱ類。轉(zhuǎn)換層設(shè)在第三層樓面。采用中國建筑科院編制的2005版PKPM - SATWE程序進(jìn)行計(jì)算。 </p><p>　　3轉(zhuǎn)換層型式的選擇 </p><p>　　各種形式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)缺點(diǎn)詳見表1。 </p><p><b>　　表一 </b></p><p>　　結(jié)合工程實(shí)際建筑布局情況,并考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工難易程

5、度,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,決定工程采用梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)型式。 </p><p><b>　　4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) </b></p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)原則 </b></p><p>　　高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時(shí)在轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)抗震不利，故轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原

6、則： </p><p>　?、艦榉乐寡刎Q向剛度變化過于懸殊形成薄弱層，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。這樣才能保證結(jié)構(gòu)豎向剛度的變化不至于太大，使上柱有良好的抗側(cè)力性能，減少豎向剛度變化，有利于結(jié)構(gòu)整體受力。上下層剛度比計(jì)算式如式1所示。 </p><p>　　γ=（Gi+1Ai+1hi）/（GiAihi+1） (式1) 式中： </p><p>　

7、　Gi、Gi+1——第i、i+1 層混凝土剪變模量 </p><p>　　A i 、A i + 1 —— 第i 、i + 1 層折算抗剪截面面積(A=AW+0.12AC)； </p><p>　　AW——在所計(jì)算的方向上剪力墻的全部有效截面面積； </p><p>　　Ac——全部柱的截面面積； </p><p>　　hi、hi+1——第i、

8、i+1 層的層高。 </p><p>　?、票M可能減少需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，直接落地的豎向構(gòu)件越多，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)越少，轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就越小，對結(jié)構(gòu)抗震更有利。 </p><p>　?、窃O(shè)計(jì)中應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，一般應(yīng)使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內(nèi)力在轉(zhuǎn)換層及其下部。構(gòu)件中分配合理，轉(zhuǎn)換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好地起到結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用。 </p><

9、p>　　4.2結(jié)構(gòu)豎向布置 </p><p>　　高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小,且應(yīng)避免剛度突變1然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此,轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于1,不應(yīng)大于1.3。在設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)把握的原則歸納起來,就是要強(qiáng)化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下幾種: </p><p>　　(1)與建筑專業(yè)協(xié)商,使盡可能多的剪力墻落地,必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻(不伸

10、上去) 。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外,還與建筑專業(yè)協(xié)商后,讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地1這些無疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。 </p><p>　　(2)加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中,核心筒部分的厚度取為600mm,其余部分的厚度取為400mm。 </p><p>　　(3)底部剪力墻盡量不開洞或開小洞,以免剛度削弱太大。 </p><p>　　(4)提高底

11、部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí),采用C50 混凝土(框支柱采用C50混凝土) 。 </p><p>　　(5)適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目,控制剪力墻厚度,并可在某些較長剪力墻中部開結(jié)構(gòu)洞(結(jié)構(gòu)施工完畢后再用填充墻填實(shí)) ,以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對控制剛度比有利,還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結(jié)構(gòu)自振周期,減小地震作用力。 </p><p><b>　　表二 &

12、lt;/b></p><p>　　工程綜合采用上述幾種方法后,轉(zhuǎn)換層上下剛度比在X方向?yàn)?.725,在Y方向?yàn)?.813,滿足規(guī)范要求,效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求,但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層,因而應(yīng)將該兩層的地震剪力乘以1.15的增大系數(shù)。 </p><p>　　4.3結(jié)構(gòu)平面布局 </p><p>　　工程底部為框架

13、- 剪力墻結(jié)構(gòu),體型簡單、規(guī)則;上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上,東西向完全對稱,南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過2m,結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外,其余剪力墻布置分散、均勻;且盡量沿周邊布置,以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果,扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85,各層最大水平位移與層間位移比值不大于1.3,均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求?？梢姽こ唐矫娌季忠?guī)則合理,抗扭效果良好。 </p><

14、;p><b>　　轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)要求 </b></p><p><b>　　5.1框支柱 </b></p><p>　　框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí), 框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整———框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用；框支柱的數(shù)目不多于1

15、0 根時(shí),當(dāng)框支層為1～2 層時(shí),每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%；當(dāng)框支層。為3 層及3 層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%；框支柱的數(shù)目多于10 根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%；當(dāng)框支層為3 層及3 層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%；框支柱剪力調(diào)整后,應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。 </p>&

16、lt;p>　　框支柱全部縱向鋼筋配筋率，抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于1.2%，二級(jí)時(shí)不小于1.0%，三級(jí)時(shí)不小于0.9%，四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.8%?？v向鋼筋間距抗震設(shè)計(jì)時(shí)不大于200mm,且不小于80mm,全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。 </p><p><b>　　5．2框支梁 </b></p><p>　　框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制,寬度不小于其上墻厚

17、的2倍,且不小于400mm;高度不小于計(jì)算跨度的1 /6。工程框支梁梁寬統(tǒng)一定為800mm?？蛑Я菏芰薮笄沂芰η闆r復(fù)雜,它不但是上下層荷載的傳輸樞紐,也是保證框支剪力墻抗震性能的關(guān)鍵部位,是一個(gè)復(fù)雜而重要的受力構(gòu)件,因而在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有較多的安全儲(chǔ)備,特一級(jí)抗震等級(jí)的框支梁縱筋配筋率不得小于0.6%?？蛑Я涸跐M足計(jì)算要求下,配筋率不小于0.8%。框支梁一般為偏心受拉構(gòu)件,梁中有軸力存在,因而應(yīng)配置足夠數(shù)量的腰筋。腰筋采用Ф16,沿梁高間

18、距不大于200mm,并且應(yīng)可靠錨入支座內(nèi)?？蛑Я菏芗艉艽?而且對于這樣的抗震重要部位,更應(yīng)強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎”原則,在縱筋已有一定富余的情況下,箍筋更應(yīng)加強(qiáng)。箍筋統(tǒng)一采用Ф14@100八肢箍全長加密,配箍率達(dá)到1.53%。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　總之，梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)對于整體建筑的可靠性、安全性以及耐久性具有至關(guān)重要的意義，其傳力

19、直接明確、、可靠度高、經(jīng)濟(jì)合理以及較易施工的優(yōu)點(diǎn)使得它在建筑中應(yīng)用愈發(fā)廣泛。在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中對轉(zhuǎn)換層的受力特點(diǎn)、控制要點(diǎn)和一些構(gòu)造要求應(yīng)當(dāng)給予足夠的重視。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 康強(qiáng),蘭偉,康景文. 世紀(jì)城小戶型結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)換層的選型及概念設(shè)計(jì)[J]. 四川建筑科學(xué)研究, 2006,(06) . </p&g