浅议高层建筑梁式转换层结构设计.docx

浅议高层建筑梁式转换层结构设计摘要：本文作者结合实际工作经验重点对高层建筑梁式转换层结构设计的相关问题进行了分析探讨。关键词：高层建筑结构；转换层；结构设计转换层设计是结构设计的一个难点要不断通过对梁式转换层的设计思路和构造要求的深入了解选择合理的结构布置方式和构造设计方法是关键。结构布置的合理与否直接影响建筑的质量与使用性能同时也与建筑的经济性有密切关系。1转换层的相关概述1.1转换层的功能和分类。在高层建筑中通常设置转换层以实现提供大的室内空间、大的出人口等建筑功能及上层和下层结构类型的转换、上层和下层柱网、轴线的改变、同时转换结构形式和结构轴线位置等结构功能。从建筑角度看在传统的剪力墙结构中剪力墙间距小可以将部分剪力墙通过转换层变为框支剪力墙在建筑下部一层或多层形成大空间；筒中筒结构可沿建筑平面周边柱列或角筒布置大梁、析架、拱等形式的转换结构以提供大的出人口。1.2转换层的主要结构形式及特点。目前在工程中应用转换层的主要结构形式有：梁（墙梁）式、厚板、箱形、空腹析架式、斜杆析架式和巨型框架等据不完全统计我国高层建筑中仅带转换层的建筑有几百栋之多。其中梁式转换层的建筑约占75%板式转换约占11.9%析架转换约占9.5%箱形等占3.6%。①梁式转换层结构。优点：梁式转换层结构是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式由于其传力途径采用墙（柱）一转换梁一柱（墙）的形式具有传力直接。明确和清楚的优点转换梁具有受力性能好工作可靠构造简单和施工方便的优点且便于工程计算。分析和设计造价较节省因而梁式转换层结构在实际工程中的应用较广。缺点：转换梁的截面尺寸往往很大由于梁很强处理不好有可能使转换梁与框支柱形成的框架出现强梁弱柱的情况对结构的抗震不利另一方面粱太高也或少会影响该层的使用空间。②厚板转换层结构。当转换层上下轴网错开较多难以直接用梁承托时则需要做成厚板形成厚板转换层。优点：上部结构及下部结构布置灵活。缺点：板的传力途径不清楚受力非常复杂结构计算相对困难需采用有限元法计算计算结果繁沉。板厚较大自重较重在地震作用下.振动性能十分复杂地震反应强烈对结构抗震不利。2计算要求2.1整体结构分析计算高层建筑结构中转换层只是其中的一个部分在进行内力分析前必须先对整个结构做整体计算分析。可分别按空间协同工作分析方法和三维空间分析方法进行整体内力与位移计算此时转换构件可作为结构的一部分参与整体计算。由于带转换层的结构结构布置沿竖向变化明显竖向刚度不均匀故结构布置时需运用概念设计、力学原理、以往工程的经验、工程试验的结果等综合考虑布置加强点及冗余杆件。此类工程结构计算时多选用三维分析、协同工作和平面有限元等结构软件加以计算。2.2转换层分析计算整体计算完毕后对转换层本身应采用平面有限元计算软件做局部应力的补充计算。进行局部分析时应考虑转换结构上下楼层是否进入局部计算模型以及楼层楼盖平面内刚度影响注意实际结构的三维空间盒子效应采用符合实际情况的正确计算模型。框支剪力墙的计算较为复杂上部剪力墙需与下面多根柱相连接如果连接不当会产生很大的计算误差。空间分析程序是以梁柱为基本单元而分析底部框支剪力墙时剪力墙作为柱单元考虑。计算时宜在上部剪力墙肢与下部转换柱之间均设转换梁墙肢与转换梁相连结；不要只通过拐角刚域连接上层墙肢与底层柱结构布置时最好上部墙体、转换梁、下层柱分别成一体系这样传力明确不易形成扭转。3梁式转换层结构的关键设计3.1转换粱的截面设计方法。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。①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。当转换粱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。②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且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。3.2转换粱的设计与构造要求。①转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。②转换梁不宜开洞若需要开洞洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施箍筋要加密以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时可采用型钢构件来加强。③转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%抗震设计时一、二、三和四级抗震等级分别为0.5%、0.4%