高层建筑梁式转换层结构设计要点探析.doc

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高层建筑梁式转换层结构设计要点探析
高层建筑梁式转换层结构设计要点探析

摘要：近年来，由于建筑使用功能和使用舒适需要，比如住宅中上部采用剪力墙结构，底部需要大空间的架空层，因而要对竖向构件进行部分转换，而梁式转换由于其受力直接明确、施工简单可靠应用最为广泛，本文根据实际工程设计经验，首先介绍了梁式转换层设计的原则，然后探析了梁式转换层结构设计要点，最后提出了设计的注意事项。

关键词：梁式转换层，结构设计。
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
一、梁式转换层设计的原则
高层建筑物的刚度因为建筑转换层的设置而导致发生突变,转换层上下在水平地震荷载作用下易形成薄弱环节,最常见的是发生侧向刚度突变和楼层受剪承载力突变，因此高层建筑在进行转换层设计时,应充分考虑以下几个基本原则:
1.1为了计算分析设计和施工实施的便利,选择转换层结构形式及布置转换构件时应具有明确传力路径，尽量采用主梁直接转换，少用二级次梁转换，避免三级次梁转换;
1.2为了控制发生突变的结构刚度变化量，需进行转换的竖向构件尽可能减少，转换构件的分布也不要过于集中;
1.3转换层设计的刚度能够满足建筑物安全和经济即可,不需要设置过大;
1.4在充分保证建筑物使用要求的基础上,尽量降低建筑中转换层的结构高度,从而提高整体建筑稳定性能。减少转换层高度亦对减少刚度突变的影响有很大好处。
二、梁式转换层结构设计要点
2.1转换梁的截面设计
普通梁截面设计方法。直接取用高层建筑结构计算分析程序(如PKPM系列、midasBuilding等)计算出的转换梁内力结果，按普通梁进行受构件承载力计算。
偏心受拉构件截面设计方法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中，规定"框支梁为偏心受拉构件，按《混凝土结构设计规范》规定设计，即偏心受拉构件进行截面设计。
按偏心受拉构件进行截面设计的关键是如何将有限元分析得到的转换梁截面上的应力换算成截面内力，但这是一种比较麻烦的事情。分析表明，根据转换梁的截面内力(M,N)按偏心拉构件进行正截面承载力计算，根据(V)进行斜截面受剪承载力计算。在没有条件对梁式转换层结构进行有限元分析时，可采用有关表格计算转换梁的截面内力。
深梁截面设计方法。实际工程中转换梁的高跨比h/1=1/8-1/6，因此转换梁是一种介于普通梁和深梁之间的梁，尤其是框支转换梁，其受力和破坏特征类似于深梁。当转换梁承托的上部墙体满跨或基本满跨时，转换梁与上部墙体之间共同工作的能力转强，此时上部墙体和转换梁的受力如同一倒T形深梁，转换梁为该组合深梁的受拉翼缘，跨中区存在很大的轴向拉力，此时转换梁就不能按普通梁进行截面设计，但如果将倒T形深梁的受拉区部分划出来按偏心受拉构件进行截面设计，计算出的纵向受力钢筋的配筋量偏少，不满足承载力的要求。
根据圣维南原理，影响转换梁受力特征的墙体高度应和转换梁的跨度有关，转换梁跨度越大，上部墙体的高度就应取得越高。分析表明:当转换梁承托的上部墙体满跨或基本满跨时，转换梁与上部墙体之间共同工作的能力较强，此时上部墙体和转换梁的受力特征如同一倒T形深梁，转换梁为该组合深梁的受拉翼缘，跨中存在很大的轴向拉力，此时转换梁宜按倒T形深梁进行截面设计。
应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定：(1)不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担；(2)钢筋达到其屈服强度设计值。(3)受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。
转换梁截面设计方法的选择。转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
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时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，目计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
2.2框支柱的设计与构造要求
地震作用下框支柱内力需调整:抗震设计时，框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋;有地震组合时，一级、二级框支柱承受的地震作用产生的轴力设计计算值分别乘以1.50,1.20的调整放大系数;剪力调整:框支柱