梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析.pdf

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1、梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析胡曉京(新余市建筑設(shè)計(jì)院，江西新余338000)摘要：本文介紹了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括結(jié)構(gòu)形式、抗震等級(jí)確定、結(jié)構(gòu)布置和轉(zhuǎn)換構(gòu)件的構(gòu)造要求等。重點(diǎn)探討了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)、可供類似工程設(shè)計(jì)參考。關(guān)鍵詞：高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來(lái)說(shuō)，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)，采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，

2、因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3—2002)中，規(guī)范對(duì)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1／8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。1．1梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式實(shí)際工程中應(yīng)用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有多種形式，主要原理就是利用下部的轉(zhuǎn)

3、換大梁來(lái)支托上部結(jié)構(gòu)。1．2梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力機(jī)理分析梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻一梁一柱(墻)的形式，傳力直接，便于分析計(jì)算。轉(zhuǎn)換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉(zhuǎn)換大梁的相對(duì)剛度和轉(zhuǎn)換大梁與下部支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度影響。為弄清轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)與上部墻體共同工作的性能，文獻(xiàn)中已對(duì)轉(zhuǎn)換梁承托層數(shù)對(duì)其內(nèi)力的影響進(jìn)行用有限元程序進(jìn)行了分析，從分析結(jié)果中我們知道，對(duì)一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁(跨度小于12m)，上部墻體考慮三層與考慮4層、5層內(nèi)力的設(shè)計(jì)控制內(nèi)力差異不大于5％，故在分析計(jì)算時(shí)可只考慮計(jì)算3層。從計(jì)算分析不論轉(zhuǎn)換大梁上部墻體的形式如何，只要墻體有一定長(zhǎng)度

4、，轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會(huì)比不考慮上部墻體作用要小，同時(shí)轉(zhuǎn)換大梁也會(huì)有一段范圍出現(xiàn)受拉區(qū)。主要原因：①由于轉(zhuǎn)換大梁處于結(jié)構(gòu)整體彎曲的受拉區(qū)，應(yīng)力積分后在轉(zhuǎn)換大梁中就會(huì)出現(xiàn)軸向拉力；②由于上部墻體豎向力作用于轉(zhuǎn)換大梁時(shí)形成了拱的傳力方式，這樣豎向力轉(zhuǎn)變成斜向力作用于轉(zhuǎn)換大梁，從而在轉(zhuǎn)換大梁跨中出現(xiàn)拉力，支座出現(xiàn)軸向壓力的情況。2梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)2．1結(jié)構(gòu)豎向布置高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變1然·42·而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此文獻(xiàn)[1]對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門(mén)規(guī)定1對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下

5、等效側(cè)向剛度比宜接近于1，不應(yīng)大于1．3。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)把握的原則歸納起來(lái)，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1)與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻(不伸上去)。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地1這些無(wú)疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。(2)加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為600mm，其余部分的厚度取為400mm。(3)底部剪力墻盡量不開(kāi)洞或開(kāi)小洞，以免剛度削弱太大。(4)提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用C50混凝土(框支

6、柱采用C50混凝土)。(5)適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目，控制剪力墻厚度，并可在某些較長(zhǎng)剪力墻中部開(kāi)結(jié)構(gòu)洞(結(jié)構(gòu)施工完畢后再用填充墻填實(shí))，以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對(duì)控制剛度比有利，還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結(jié)構(gòu)自振周期，減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后，轉(zhuǎn)換層上下剛度比在x方向?yàn)镺．725，在Y方向?yàn)?．813，滿足規(guī)范要求，效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求，但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層，因而應(yīng)將該兩層的地震剪力乘以1．15的增大系數(shù)。2．2結(jié)構(gòu)平面布局工程底部為框架一剪力墻

7、結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過(guò)2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為O．85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于1．3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求?？梢?jiàn)工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。3轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)要求3．1框支柱框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并應(yīng)滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性，對(duì)其軸壓比應(yīng)嚴(yán)格控制。工程框支柱抗震等級(jí)為特一級(jí)，

8、軸壓比不得大于0．6，對(duì)部分因截面淺談頂管機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)余用木(廈門(mén)海投房地產(chǎn)有限公司，福建廈門(mén)361026)摘要：本電控