淺論高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、淺論高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：本文主要是結(jié)合筆者工作屮的經(jīng)驗(yàn)，闡述了高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以供參考。關(guān)鍵詞：概念；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)形式；設(shè)計(jì)構(gòu)造一、帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念在現(xiàn)代工程建設(shè)屮，為了擴(kuò)大底部的空間，帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)成為了必然的結(jié)果。此種類型的結(jié)構(gòu)由于豎向抗側(cè)力構(gòu)件的中斷，而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層以下的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度與樓層屈服強(qiáng)度的驟然減小，引起變形集中和能量集聚而極易發(fā)生嚴(yán)巫破壞。因此，帶轉(zhuǎn)換層高層建筑的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念為：1）加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層及其下部結(jié)構(gòu)剛度，要求轉(zhuǎn)換層及其上下樓層層剛度基木均勻。即必須設(shè)置一定比例的落地剪力墻，并加大落地剪力墻的厚度或提高混

2、凝土強(qiáng)度等級，必要時(shí)可增設(shè)部分剪力墻。轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度比計(jì)算根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄E規(guī)定抗震設(shè)計(jì)時(shí)，半轉(zhuǎn)換層位于1層時(shí)可采用剪切剛度比：（其中，Gl,G2為底層和轉(zhuǎn)換層上層的混凝土剪變模量；Al、hl,A2、h2為底層和轉(zhuǎn)換層上層的抗剪截面面積、層高）；當(dāng)轉(zhuǎn)換層位于2層及以上時(shí)可采用等效側(cè)向剛度比:轉(zhuǎn)換層位于3層及以上時(shí)其樓層與上層側(cè)向剛度之比：2）應(yīng)盡量強(qiáng)化和提高轉(zhuǎn)換層以及下部結(jié)構(gòu)抗震承載能力，避免罕遇地震作用下下部主體結(jié)構(gòu)（框支柱、轉(zhuǎn)換梁等）破壞，同時(shí)應(yīng)注意保證轉(zhuǎn)換層上部1層?2層不落地剪力墻的承載能力和延性，避免重力荷載和罕遇地震作用下不落地剪力墻根部的

3、破壞；注意和加強(qiáng)下部框架梁、上部連梁的延性，適應(yīng)罕遇地震作用下的塑性較發(fā)育發(fā)展耗能的需要。二、轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)原則1轉(zhuǎn)換層的主耍結(jié)構(gòu)形式底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果,轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)以及厚板等形式。由于轉(zhuǎn)換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗(yàn)較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設(shè)計(jì)時(shí)采用，對于大空間地下室，因周圍有約束作用，地震反應(yīng)小于地面以上的框支結(jié)構(gòu)，故7、8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。針對梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)較為普遍采用，本文重點(diǎn)論述梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。2轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則

4、2.1轉(zhuǎn)換層的豎向布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置「也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層,且自身的這個(gè)空間既可作為正常使用樓層，也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對人底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。轉(zhuǎn)換層位置超過上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)作專門研究并采取有效措施。2?2轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置研究得出，底部轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)

5、換層上、下剛度突變越大，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變就越加??；此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或簡體易出現(xiàn)受彎裂縫，從而使框支柱的內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部附近的墻體易于破壞?？傊?，轉(zhuǎn)換層位置越高對抗震越不利。2?3轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計(jì)為保證設(shè)計(jì)的安全性，規(guī)定部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層以上時(shí)，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級宜按高規(guī)規(guī)定提高一級采用，提高其抗震構(gòu)造措施，而對于底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心簡結(jié)構(gòu)和外圍為密柱框架的簡中簡結(jié)構(gòu)的抗震等級不必提高。對轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用的計(jì)算內(nèi)力需調(diào)整增大；8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。三、梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)

6、計(jì)與構(gòu)造1轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下眩桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1?2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí),可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)中，規(guī)范対轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的2倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)換梁高不小

7、于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的l/8o轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30o轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%,轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長貫通，下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。2框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求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：抗震設(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