高層建筑轉(zhuǎn)換層設計分析

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1、高層建筑轉(zhuǎn)換層設計分析高層建筑轉(zhuǎn)換層設計分析摘要：本文作者介紹了帶鋼桁架轉(zhuǎn)換層高層建設結構體系的構造要求，通過對工程實例的分析，研究了結構選型的確定等方面，供同行參考?！　　　〗ㄖY構常常需要采用結構轉(zhuǎn)換層來完成上、下層建筑物結構的轉(zhuǎn)換。一般結構層相比，轉(zhuǎn)換層結構具有結構重量大、結構層剛度大、幾何尺寸超大，受力復雜等特點，這意味著轉(zhuǎn)換結構組成了建筑物的主要構件，它們的設計是否合理、安全、經(jīng)濟對整個結構的安全性、結構造價、施工費用等有著重要的影響?！　ц旒苻D(zhuǎn)換層的結構應按“強化轉(zhuǎn)換層及其下部、弱化轉(zhuǎn)換層上部”的原則，使轉(zhuǎn)換層上下主體結構的側向剛度盡量接近，平滑過渡?？拐鹪O計時?？刂妻D(zhuǎn)換層上下主

2、體的結構側向剛度，當轉(zhuǎn)換層設置在3層及3層以上時。其樓層側向剛度尚不應小于相鄰上部樓層側向剛度的60%。　　將轉(zhuǎn)換桁架置于整體空間結構中進行整體分析。此時，腹桿作為柱單元。上、下弦桿作為梁單元，按空間協(xié)同工作玻三維空間分析程序計算整體的內(nèi)力和位移。計算時，轉(zhuǎn)換桁架按實際桿件布置參與整體分析，但上、下弦桿的軸向剛度、彎曲剛度中應計入樓板的作用。整體結構計算需采用兩個以上不同力學模型的程序進行抗震計算。還應進行彈性時程分析并宜采用彈塑性時程分析校核?！　ц旒苻D(zhuǎn)換層的結構設計中應按轉(zhuǎn)換層“強斜腹桿，強節(jié)點”。桁架轉(zhuǎn)換層上部框架結構接“強柱弱梁、強邊柱弱中柱”的原則，以保證轉(zhuǎn)換層的結構具有較好的延性

3、，確保塑性餃在梁端出現(xiàn)，能夠滿足工程抗震的要求。轉(zhuǎn)換桁架的相鄰層樓板宜雙向雙層配筋，每個方向貫通鋼筋的配筋率不宜小于%，且在樓板邊緣、孔洞邊緣應結合邊粱設置予以加強。轉(zhuǎn)換桁架上、下弦桿的配筋應加上樓板平面內(nèi)彎曲計算引起的附加鋼筋?！　τ诖罂缍鹊匿撹旒苻D(zhuǎn)換層結構的受力。各方面的影響因素較多，導致結構受力情況比較復雜，對它的受力影響因素進行探討具有實際意義，可為實際工程的設計與施工提供理論依據(jù)。因此，通過對大跨度鋼桁架轉(zhuǎn)換層的受力影響因素進行分析，認識鋼桁架轉(zhuǎn)換層的受力特點。以期充分利用鋼結構構件受力性能好的特點，使其承擔較多的荷載作用。以調(diào)整端部混凝土結構的受力，減少混凝土結構的荷載作用，使整

4、個結構體系的受力更為合理。下面結合工程實例分析高層轉(zhuǎn)換桁架的受力影響因素及其受力特點，某高層建筑為地上24，層，地下2層，總建筑面積72788㎡，其中地上58300㎡，地下14488㎡。平面長，寬49M。結構檐口標高為，中間有電梯、樓梯、機房等的高層建筑?！　×菏睫D(zhuǎn)換與精架轉(zhuǎn)換的比較確定　　與最為常見的轉(zhuǎn)換結構形式粱式轉(zhuǎn)換相比，本例中轉(zhuǎn)換粱的跨度很大而且上部荷載較大，采用梁式的轉(zhuǎn)換結構，轉(zhuǎn)換梁的截面必然很大，一方面導致轉(zhuǎn)換梁下部空間無法再利用、自重大、配筋多、不經(jīng)濟等缺點;另一方面導致沿豎向結構質(zhì)量和剛度分布在轉(zhuǎn)換層的變化不連續(xù)。發(fā)生突變，對結構的整體抗震性能不利。因此，需要另一種形式的轉(zhuǎn)換構

5、件來解決這個問題，而轉(zhuǎn)換桁架具有傳力明確，傳力途徑清楚,雖構造和施工復雜，但轉(zhuǎn)換桁架不僅為開洞和設置管道創(chuàng)造了條件，而且它們的位置與大小都有很大的靈活性，可以充分利用該轉(zhuǎn)換層的建筑空間，而且桁架轉(zhuǎn)換層的節(jié)間采用輕質(zhì)建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于減輕結構的自重;轉(zhuǎn)換桁架的抗側力剛度比轉(zhuǎn)換粱要小，也就是說。具有桁架轉(zhuǎn)換層的高層建筑其質(zhì)量和剛度的突變要比帶轉(zhuǎn)換粱的高層建筑緩和。因此帶轉(zhuǎn)換桁架的高層建筑其地震反應要比帶轉(zhuǎn)換梁的高層建筑小得多，由此可見，在本例工程的三層轉(zhuǎn)換構件采用轉(zhuǎn)換大粱的結構形式是不合適的，而采用轉(zhuǎn)換桁架的結構形式將很好的避免了上述的多個問題且將節(jié)約混凝土用量近30%。將是一

6、個較為合理正確的選擇?！　∞D(zhuǎn)換桁架的具體形式的確定　　在本例工程的三層轉(zhuǎn)換構件采用確定桁架結構后，設計人員則需要進一步確定桁架的結構形式。根據(jù)前面的論述，轉(zhuǎn)換桁架的結構形式有多種，但是根據(jù)本例工程的三層轉(zhuǎn)換構件的具體情況，采用何種最合理的結構形式，則必須加以比較分析后方可確定?！　.單層轉(zhuǎn)換桁架與雙層轉(zhuǎn)換桁架的確定　　采用精架結構作為高層建筑的轉(zhuǎn)換構件時，一般情況是取出一層層高的高度作為轉(zhuǎn)換桁架的高度。對于本項目，轉(zhuǎn)換桁架位于結構的邊緣，建筑師為了使轉(zhuǎn)換桁架對于立面的影響降至最小，希望桁架僅在中庭設置，即取一層高度()作為轉(zhuǎn)換桁架的高度。在本例中各層的層高情況分別是：底層：，二層：,三層以上

7、：,而結構的柱距為，若僅取為桁架高度時，在柱與柱之間必須另設一個桁架節(jié)點以保證桁架斜腹桿與水平弦桿的角度在合理的450～550之間。若取建筑的兩層層高即為轉(zhuǎn)換桁架的高度，則在柱與柱之間可以不必設置多余的桁架節(jié)點，使桁架的結構形式趨于簡單。　　b.空腹桁架、斜桿桁架、無豎桿桁架的比較確定　　作為高層建筑中的轉(zhuǎn)換結構一桁架結構有如下的主要結構形式：空腹桁架、交叉斜桿桁架、無豎桿的交叉斜桿桁架。作為一種