梁式轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)計(jì)分析

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1、梁式轉(zhuǎn)換層抗震設(shè)計(jì)分析深圳機(jī)械院建筑設(shè)計(jì)有限公司廣東深圳518027我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的國(guó)家，高層建筑的抗震能力必須達(dá)到“大震不倒，小震可修”的目標(biāo)。從我國(guó)目前的建筑向著大空間、多功能的趨勢(shì)發(fā)展，特別是梁式轉(zhuǎn)換，由于受力簡(jiǎn)單及施工便捷，應(yīng)用較為廣泛。木文根據(jù)工程案例,主要對(duì)高層建筑的梁式轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：梁式轉(zhuǎn)換層；抗震；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；設(shè)計(jì)一、工程概況某高層建筑釆用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，工程1到4層為辦公區(qū)，5至28層為住宅區(qū)，層高3m，地下室作為設(shè)備房和車庫(kù)，層高3.5m,主樓標(biāo)高90.50m。二、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)(1)建筑參數(shù)木工程建筑高度92.5m,屬于《高

2、層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)規(guī)定的A級(jí)高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。且高寬比4.5,滿足《高規(guī)》中規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)最大高寬比要求。(2)地震參數(shù)(見(jiàn)表1)(3)風(fēng)荷載參數(shù)根據(jù)《高規(guī)》，風(fēng)荷載取值規(guī)定：對(duì)于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基木風(fēng)壓應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用，一般情況下，房屋高度大于60m的高層建筑可按100年一遇的風(fēng)壓值采用，故木工程采用100年一遇的基木風(fēng)壓0.60KN/m2o(4)結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)參數(shù)根據(jù)《高規(guī)》中表4.8.2規(guī)定，木工程框支柱、框架柱、框架梁、剪力墻的抗震等級(jí)參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。剪力墻截面高度與厚

3、度之比為5?8的短肢剪力墻提高一級(jí)，按一級(jí)抗震等級(jí)采用。如剪力墻厚度大于300mm，且層高與剪力墻截面高度之比大于4的剪力墻，仍視為一般剪力墻，其抗震等級(jí)亦按一般剪力墻的抗震等級(jí)采用，連梁抗震等級(jí)同與其相連之剪力墻。三、轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)布置(1)轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式目前在工程中應(yīng)用轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式有梁墻梁式、厚板、箱形、空腹析架式、斜桿析架式和巨型框架等，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)高層建筑中，僅帶轉(zhuǎn)換層的建筑有幾百棟之多。其中梁式轉(zhuǎn)換層的建筑約占75%。梁式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)單，受力明確，轉(zhuǎn)換梁可沿縱向或橫向平行布置當(dāng)需要縱、橫向同吋轉(zhuǎn)換吋，可采用雙向梁的布置，一般廣泛應(yīng)用

4、于底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系中。(2)轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置底部轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變?cè)酱螅D(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變就越加劇；此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或簡(jiǎn)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。總之，轉(zhuǎn)換層位置越高對(duì)抗震越不利。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)奮的工程經(jīng)驗(yàn)和研宄結(jié)果，轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、桁架、空腹桁架、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)吋采用，對(duì)于大空間地下室，因周圍有約束作用，地

5、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)吋的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。落地剪力墻和框支柱的布置對(duì)于防止轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)在地震中倒塌將起十分重要的作用。高規(guī)規(guī)定了幾條重要原則：帶轉(zhuǎn)換層的筒體結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒應(yīng)全部上、下貫通落地并按剛度要求增加墻厚；框支剪力墻結(jié)構(gòu)要奮足夠的剪力墻上、下貫通落地并按剛度比要求增加墻厚；長(zhǎng)矩形平面的桐支剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)吋，其落地剪力墻的間距比原規(guī)程適當(dāng)加嚴(yán)；比原規(guī)程增加了限制落地柱周圍的樓板不應(yīng)錯(cuò)層的規(guī)定。這幾點(diǎn)的原則是防止轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)破壞的基本要求，特別是對(duì)于抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，要求更加嚴(yán)格。遵守這些原則就可控制剛度突變，減少內(nèi)力傳遞的突變程度，縮

6、短轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)內(nèi)力傳遞途徑，保證轉(zhuǎn)換層樓蓋有足夠的剛度以傳遞不同抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間的剪力，防止框支柱因樓蓋錯(cuò)層發(fā)生破壞?？蛑Ъ袅D(zhuǎn)換梁上一層墻體內(nèi)不宜設(shè)邊門洞、中柱上方不宜設(shè)門洞。試驗(yàn)研宄和計(jì)算分析說(shuō)明，這些門洞使框支梁的剪力大幅度增加，邊門洞小墻肢應(yīng)力集中，很容易破壞。此外，落地剪力墻和簡(jiǎn)體的洞口宜在墻體的中部，以便使落地剪力墻各墻肢受力（剪力、彎矩、軸力）比較均勻。四、層側(cè)向剛度比計(jì)算分析由于本工程梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部住宅的剪力墻較多，而建筑底部是人空間，因此，部分剪力墻不能直接落地。并且此工程部分轉(zhuǎn)換層層高較大，若設(shè)計(jì)中不加以注意，通常容易造成下部抗側(cè)剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部的

7、情況。為保證轉(zhuǎn)換層下部大空間結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強(qiáng)度、延性和抗震能力，應(yīng)盡量弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，使轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量相近。目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，往往通過(guò)控制轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比來(lái)避免豎向剛度差異較大。規(guī)范對(duì)層側(cè)向剛度比計(jì)算，主要有3種方法：（1）地震剪力與地震層間位移比；（2）剪切剛度；（3）剪彎剛度。這3種方法由于計(jì)算不同，得出的剛度比結(jié)果通常冇差異，需根據(jù)實(shí)際工程做出合適選擇。計(jì)算方法1地震剪力與地