高层建筑结构转换层的结构设计解析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sikongshan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:转换层结构形式有以下几种: 梁式转换、箱式转换、桁架式转换、空腹桁架式转换、斜撑式转换、板式转换等。本文以工程实例探讨了高层建筑结构转换层的结构设计,供相关工作人员参考和借鉴。
  关键词:高层建筑,结构转换层,结构设计。
  中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:
  1. 工程概况
  本工程位于梧州市, 由某房地产公司开发。其中地下一层, 地上30 层, 地下一层为设备用房及停车场,底部一、二、三层为商业和娱乐用房;四层为结构转换层,转换层以上为高层住宅塔楼,建筑总层数为三十一层,总高度为99.30m,建筑面积为32000m2,本建筑位于六度抗震区,建筑场地为Ⅱ类,框支柱和剪力墙底部加强部位的抗震等级为一级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级,在楼、电梯部位设置上下对齐的落地剪力墙形成核心筒,并在筒体对称位置设置纵横落地剪力墙。
  2. 结构方案
  根据建筑功能要求,本工程底部商业和娱乐部分要求有较大跨度的柱网,形成大空间;上部为住宅,分隔空间较小。从结构受力角度来看,建筑物沿竖向正常的布置应该是下部楼层的墙、柱多而密,刚度大,上部则逐渐减少墙、柱,减小刚度,这样布置可是结构刚度沿竖向均匀递减,避免刚度突变. 而建筑功能要求常使竖向结构的布置正好相反,结构设计在方案确定时,底部为框架—剪力墙结构,上部采用剪力墙结构,在第四层楼面位置设置转换层,转换层结构构件大致可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等,非抗震设计及六度抗震设计时亦可采用厚板。
  3. 结构设计
  本工程采用钢筋混凝土大梁作为结构转换层,将上部剪力墙结构变为下部三层以柱为主的大空间结构,满足建筑上使用功能的需要,在结构设计时,应着重从以下几个方面着手:
  ①构件截面的确定
  转换大梁(即框支梁) 截面组合的最大剪力设计值应满足公式1的要求,有地震组合时:
  V =(0.15βcfcbh0)/γRE (1)
  式中:γRE=0.85;βc为混凝土强度影响系数,当混凝土强度等级不大于C50时,取1.0;当混凝土强度等级大于C80时,取0.8;当混凝土强度等级在C50至C80之间时,可按线性内插采用。fc为混凝土轴心抗压强度设计值;b为构件截面宽度;ho为构件截面有效高度。
  本工程采用混凝土强度等级C40,fc=19.1N/mm2,采用中国建筑科学院PKPM系列 软件进行结构整体计算,确定转换梁(框支梁)的截面尺寸为1000mm×2500mm。
  ②框支剪力墙截面的确定
  在水平荷载作用下,当转换层上、下部楼层的结构侧向刚度相差较大时,会导致转换层上、下部结构内力突变,促使部分构件提前破坏。为此,在结构设计时,应严格控制转换层上、下层结构等效刚度比的限值规定,当底部大空间为1层时,转换层上、下结构以剪切变形为主,可近似用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上下层结构刚度的变化,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时γ不应大于2;当底部大空间大于1层时,其转换层上、下部结构的等效侧向刚度比γe可按图1所示的计算模型按公式2计算,比值宜接近1,非抗震时不应大于2,抗震设计时不应大于1.3。
  γe=△1H2 /△2H1 (2)
  式中γe为转换层上下结构的等效侧向刚度比;H1为转换层及其下部结构(模型a)的高度;△1为转换层及其下部结构(模型a)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移;H2为转换层及其上部若干层结构(模型b)的高度,其值应等于或接近模型a的高度H1,且不大于H1;△2为转换层及其上部若干层结构(模型a)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移。
  
  当转换层设置在3 层及3层以上时, 其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%,转换层上下部结构等效侧向刚度计算时,宜综合考虑各构件的剪切、弯曲和轴向变形对结构侧移的影响.同時按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不小于200mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不小于160mm,根据以上相关要求,并结合建筑平面布置,本工程转换层以下落地剪力墙厚度采用350mm,转换层以上部分根据墙所在位置的不同分别采用240mm和200mm,在设计中采用SETWE软件整体计算得:γe=1.186,能较好的满足转换层上下结构的等效刚度比限值的要求。
  ③框支柱截面的确定
  本工程根据SATWE软件计算,框支柱根据轴压比限值为0.6的要求确定,同时结合框支梁的截面宽度及框支梁计算跨度,最后采用柱截面为1200mm×1200~1400mm不等。
  ④转换层楼板厚度确定
  转换层楼板是主要传力构件,因此在设计时,对框支层楼板应进行截面尺寸的控制,并应进行抗剪截面验算、楼板平面内受弯承载力验算以及构造配筋要求,本工程转换层楼板厚度取值为200mm;实际配筋为Φ12×150双层双向,楼板中钢筋锚固在边梁或墙体内,与转换层相邻楼层的楼板也适当加强,板厚采用150mm。
  4. 结构计算
  (1)框支剪力墙结构的内力分析分两步:首先采用三维空间方法进行整体结构的内力分析,得到各构件的内力和配筋;然后对转换梁(框支梁) 附近楼层进行平面有限元分析,取得详细应力分布,然后决定转换梁(框支梁) 和附近墙体内的配筋,平面有限元分析的范围选取底层框架和框支层以上4层的墙,底层框支梁柱的有限单元按300划分,在梁柱全截面高度下划为五等分,上层墙体结合洞口位置均匀划分。
  (2)内力分析后,应对楼层剪力作如下调整:
  1)底层落地剪力墙承担该层全部剪力;
  2)底层框支柱承担20%~30%的底层剪力,其分配原则应按下表1进行。
  
  框支柱剪力调整后,应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁(不包括转换梁) 的剪力、弯矩,框支柱的轴力可不调整。
  (3)分析结果说明,框支梁大多数情况下为偏心受拉构件,并承受较大剪力,框支梁上墙体开有边洞时,形成小墙肢,此小墙肢的应力集中尤为突出,而边门洞部位框支梁应力急剧加大, 在水平荷载作用下,上部有边门洞框支梁的弯矩约为上部无边门洞框支梁的弯矩的3倍,剪力也约为3倍,因此在设计时,除小墙肢外,边门洞部位的框支梁的抗剪能力也应加强,箍筋应加密配置,本工程设计时,采用梁端加腋的方式提高抗剪承载力,并加密箍筋。
  5. 构件配筋
  (1)框支梁大多数为偏心受拉构件,本工程设计框支梁上、下实际纵向配筋率分别为0.92%~1.43%不等,并保证至少大于50%的支座上部纵向钢筋沿梁全长拉通. 箍筋配筋率最小达到1.2%,箍筋直径为Φ14。
  (2)框支柱在严格控制轴压比的情况下,柱内全部纵向钢筋配筋率分别为1.82%~2.35%不等,箍筋配筋率最小达到2.1%,箍筋直径为Φ16,并采用井字复合箍沿柱高方向全高加密。
  6. 结束语
  转换层结构较为复杂且工程量又较大,因此设计时首先应注重概念设计,这样一来可以少走弯路;其次通过上述计算和分析可以得知,此类建筑在平面布置上应尽可能的规则、对称,减少偏心,优化调整转换层上下结构的布置和刚度,使之接近是十分必要的。在设计时,尽量考虑施工的可行性,以达到最为合理的设计。
  参考文献:
  [1]唐兴荣. 高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
  [2]谢晓锋. 高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑,2004.
  [3] 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010).
  [4]多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE用户手册及技术条件[M].中国建筑科学研究院,2005.
其他文献
摘要:温度裂缝的控制一直是混凝土施工中的难题,尤其是大体积混凝土不易散热,内外温差过大易引起裂缝,甚至会破坏混凝土结构。因此,加强对大体积温度裂缝的控制具有重要意义。本文以地下室底板大体积混凝土施工为例,通过采用冷却管对混凝土内部进行通水降温、加强温度监测及信息化施工等方面的控制措施,取得了较好的温度裂缝控制效果。  关键词:大体积混凝土;温度裂缝;降温;测温;信息化施工  中图分类号:TU37
期刊
摘要:目前,我国房地产市场也已经由成才期逐步步入成熟期,竞争愈演愈烈,开发成本控制成为了房地产企业的工作重心。本文笔者通过分析房地产开发过程中的成本构成,分别对立项、设计、施工和竣工结算等阶段如何加强成本控制进行深入分析。  关键词:房地产开发成本构成;成本控制  中图分类号:F293文献标识码: A 文章编号:  引言  在目前房地产市场竞争日益激烈的条件下,控制成本是促进房地产企业集约经营,繁
期刊
摘要:在现代工程建设当中,水泥的使用非常广泛并起着不可替代的作用。而水泥的强度直接影响着水泥的质量,是评定水泥质量的一个重要指标。文章结合水泥强度检测的重要性,指出了进行水泥强度检测中应注意的问题,并给出了几点提高检测质量的做法和建议。  关键词:水泥;检测;应注意的问题;试验条件;做法和建议  中图分类号:TQ172 文献标识码:A 文章编号:  水泥是建筑、公路、水利等现代工程建设中使用最广的
期刊
摘要:随着工业的迅速发展和城市化进程的加快,挥发性有机化合物(VOCs)对环境的污染也越來越大,同时也给人体健康造成了更大的威胁。本文主要介绍了生物法、光催化氧化法、等离子体催化氧化法三种针对挥发性有机化合物的净化处理技术,并分析了各技术的特点及有待改善的地方,为挥发性有机化合物(VOCs)的处理作参考。  关键词:挥发性有机化合物;净化处理;生物法;氧化  中图分类号:G633.91 文献标识码
期刊
摘 要:随着人类活动对自然界的影响逐渐加大,其负面影响日趋加剧,环境污染不断加重,尤其是水体污染已危及到人类自身生存。而科技的发展也使污水处理技术取得突破,本文中笔者将就物化法、生物法及膜分离法等污水处理工艺的特点与效果进行进行分析,探讨各种工艺在用于尾水处理中的适用性。  关键词:深度处理;中水回用;水资源  中图分类号: U664 文献标识码: A 文章编号:  水资源短缺与污染已日趋成为当今
期刊
摘要:当前我国环境污染情况日益严重,环境监测的任务也越来越重。为了保证环境监测结果的准确性,确保环境监测工作的质量,必须加强环境监测过程中的数据分析。本文重点论述环境自动监测系统数据分析方法,并介绍数据融合技术在环境监测数据分析中的应用,希望对提高环境监测质量有所帮助。  关键词:环境监测;监测数据;数据融合;处理;分析  中图分类号:B82-058 文献标识码:A 文章编号:  当前建设资源节约
期刊
摘要:水泥基渗透结晶型防水材料在建筑物的防水领域起着举足轻重的作用,本文通过介绍其性能特点,进而分析了水泥基渗透结晶型防水材料的应用前景。  关键词:水泥基参透结晶型防水材料、性能、应用  中图分类号:TQ172 文献标识码:A 文章编号:    0引言  水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂或硅砂等为基材,掺入活性化学物质组成的一种新型无毒、无公害的刚性防水材料,同时也
期刊
【摘要】本文主要对暖通空调系统中的节能设计进行了相关阐述,暖通空调的应用越来越广泛,空调系统的能源消耗也越来越多,并且暖通空调系统需要高质量的电源带动运行,使得空调运行与电力供应的矛盾越来越突出。因此,空调的节能设计就成为摆在广大空调系统工程师面前的一个重要课题。本文就针对暖通空调系统的节能设计问题展开讨论。  【关键词】暖通空调系统节能设计  中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:  
期刊
摘要:文章介绍崇左至渠旧公路L线工程LK6+640上跨铁路立交大桥跨越铁路施工安全技术。  关键词:跨铁路;立交;安全  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:  一、工程概况  崇左至渠旧公路L线工程LK6+640上跨铁路立交大桥位于濑湍旧街港附近,为跨越铁路而设置。桥梁中心桩号LK6+640,桥长129m,斜交60°(右偏角120°),桥梁所处平面线形为直线,纵断面位于凸曲线上。  
期刊
摘要:随着我国道路工程建设进程的不断加快,沥青混凝土在道路施工中应用越来越得到广泛的应用的同时,人们对于道路路面的舒适性、安全性和耐久性也提出了更高的要求和期望。本文分析了城市道路路面裂缝产生的原因,及由于执行标准、材料、施工等方面因素的影响,分析市政路面裂缝的形成、产生原因,提出对裂缝的质量控制措施。  关键词:市政工程;质量控制;问题分析;施工技术  中图分类号: TU99 文献标识码: A
期刊