探析梁式转换层结构设计要点.docx

探析梁式转换层结构设计要点摘要：本文首先介绍了梁式转换层的结构形式和设计原则然后探讨了梁式转换层结构设计要点最后提出了设计的注意事项及发展趋势。关键词：梁式转换层结构设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：一、转换层的主要结构形式《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度不宜小于其上墙体截面厚度的2倍且不易小于400mm；当梁上托柱时尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时转换梁高不小于跨度的1/8。随着我国经济的快速发展高层建筑的数量日益增多据统计约75%的建筑采用梁式转换层结构12%的建筑采用板式转换层结构。转换层的结构形式可以采用梁式、桁架式、板式、箱形等这些转换层都可以形成大空间实现结构类型或轴线的转变。其中梁式转换层受力明确设计和施工相对简单应用最为广泛；同时在转换梁受力较小部位可以开设合适的洞口容易满足建筑功能和设备管线布置的要求。梁式转换层具有设计简单受力明确容易施工等优点因而在剪力墙结构体系中被广泛运用。二、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计与布置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）为了施工实施和分析设计的便利选择转换层结构形式应具有明确传力路径的特点;2）为了控制发生突变的结构刚度减少转换结构的数量需进行转换的竖向构件尽可能减少;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;4）在充分保证建筑物使用要求的甚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。三、梁式转换层结构设计要点3.1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TBSAPKPM系列、TAT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《高层建筑混凝上结构技术规程》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(MN)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