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摘 要:当前我国的建筑行业不断的发展,同时在这一过程中也使得高层建筑的数量不断的增多,在高层建筑当中,梁式转换层结构能够有效的保证高层建筑的稳定性和安全性,所以受到了建筑设计和施工人员的欢迎和青睐。本文主要分析了梁式转换层在高层建筑结构设计中的应用,以供参考和借鉴。
关键词:梁式转换层;结构设计;构造要求
1 引言
最近几年,我国的高层建筑无论在数量上还是在规模上都在不断的提升,建筑立面的形式和功能也呈现出了复杂化的趋势,在高层建筑和超高层建筑当中,其用途也出现了十分明显的变化所以在这样的情况下也就使得其建筑自身的综合性在不断的提高,这对结构设计工作也提出了更高的要求,不同功能分区需要有分隔,所以在这样的情况下,就出现了转换结构,在这些转换结构当中,梁式转换结构是最为常见的一种。
2 梁式转换层高层建筑只要结构设计理念
首先在设计的过程中应该不断的加强梁式转换层和下部结构自身的刚度和强度,此外还应该在工作的过程中保证转换层上下结构之间的刚度分布相对比较均匀,从而也就提高了结构自身的稳定性。其次是一定要不断的提高梁式转换层和梁式转换层下部结构自身的抗荷载能力和抗震能力,这样也就可以在实际的运行中避免地震作用力对结构产生比较严重的破坏。
3 工程设计实例
3.1工程概述
某高层商住楼位总用地面积约为4800平方米,建筑面积约10万m。建筑物地上26~30层,地下1层。其中裙房3层为商业,主楼26层为住宅,地下室均为汽车库和设备用房。
3.2结构选型
首先,因为此工程是一个综合性相对较高的建筑,建筑上下两个部分的功能有着十分明显的差异,所以在这一过程中纵向空间的组合形式有了非常明显的转变,三层以上的位置是住宅,因此再设计的过程中需要设置较多的空间分隔,因此应该采用剪力墙结构。而在怪建筑中,3层以下的空间内部是主要是供商业使用,因此在其设计和应用的过程中应该设置更多自由度较高的空间,所以在下部应该采取的是框剪结构。
其次是在高层建筑的底部如果上部楼层的纵向构件不能直接落地的时候,我们就需要在设置转换层结构,而在其运行的过程中所采用的转换形式相对较多,我们经常采取的是箱型、后半和转梁这三种形式进行全面的比较。厚板转换在应用的过程中结构具有非常好的整体性,但是刚度自身的突变比较明显,这样也就使其抗震能力明显减弱。此外,在设计的过程中还需要使用大量的钢筋和混凝土,所以在施工中需要较高的成本投入。
箱型转换在应用的过程中也能够体现出非常好的整体性,其在应用的过程中即使上部结构的复杂性非常高,还是可以保证传力的效果,但是如果从结构设计自身的角度去思考,其内部受力情况相对较为复杂,在设计的过程中所面对的阻碍相对较大,在设计和应用的过程中,其钢筋和混凝土的使用量也比较多,所以也影响到了工程所产生的经济效益。
梁式转换层在应用的过程中,转换结构中所有构件的受力分布都时非常明确的,同时在设计和施工的过程中并不是非常的繁琐,此外,和前两种转换层形式进行比较,其经济性更强,在内部空间方面也更加的灵活,在施工的时候能够充分的满足各种布线的要求,所以梁式转换结构自身的优势更加的明显。
最后是梁式转换层的设计。首先,转换梁、梁柱、墙、板截面的要求。转换梁方面,转换层两的截面高度一定要受到严格的控制,一般必须要超过计算跨的八分之一,框支梁截面也一定要在框支柱方向宽度之内,同时也必须要比墙体截面厚度的2倍要大。框支柱方面,框支柱截面确定的过程中一定要充分的考虑到轴压比这一重要的因素,截面的宽度也应该在450毫米以上,截面的高度一定要大于转换梁跨度本身的一半。在墙体方面,独步墙体的厚度加强的部分一定要超过200,落地剪力墙和筒体底部墙体应该进行适当的加厚处理。
其次是调整转换层及其上下楼层层刚度基本均匀由于换层结构竖向抗侧力构件的中断,而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤然减小,引起变形集中和能量集聚而极易发生严重破坏。因此我们用增大转换层及其下部结构刚度,来达到转换层及其上下楼层层刚度基本均匀。即设置一定比例的落地剪力墙,并加大落地剪力墙的厚度或提高转换层混凝土强度等级,必要时可增设部分剪力墙。来达到我们调整转换层上下层度基本均匀的目的。换层上下结构的刚度比计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E中的规定。
最后一点是截面的选择本工程转换层的层高为6.60m,转换梁的最大跨度为7.8m。
(1)框支梁800mm1800ram,1200ram×1800mm,500mm×l400nam。满足不小于梁计算跨度1/8的要求。
(2)框支柱1000mm×1300ram,1000mm×1100mm,1000mm×1400mm。满足了不应小于450;不小于转换梁跨度的1/12。
(3)落地剪力墙400mm
在转换层结构布置方面,由于上部为住宅空间分隔比较多,一次转换尚不能满足建筑功能需要,因此设置了二次转换,即设置转换主粱和次梁。
4 结构计算
4.1 规范规定
(1)宜考虑平扭偶联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15。
(2)框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震力矩。
(3)侧向刚度比大于标准数值
(4)当转换层的位置在层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级提高一级。
4.2 加强转换层的计算措施
(1)梁式转换层结构属于竖向不规则建筑,应特别重视转换层以及底部加强部位的加强,来体现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强底层柱底”、“强底层墙底”等的一系列内力设计值调整系数均应按规范子以考虑。
(2)抗震计算中,振型数为24个。
(3)抗震等级的确定。本工程度设防,框支框架抗震等级为二级虏力墙底部加强部位为二级。由于转换层在3层,属于高位转换,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级,因此框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应定为一级;而非底部加强部位的剪力墙抗震等级定为三级。
(4)整体分析的计算。带转换层的高层结构是复杂的空间受力体系,必须将转换结构作为整体结构中的一个重要组成部分,应选择能反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型,选取合适的三维空间分析软件进行整体结构计算分析。本工程选用以墙元模型模拟剪力墙的空间有限元软件进行计算。
5 结束语
在高层建筑设计和施工的过程中,梁式转换层是非常重要的一种形式,其在工程运行的过程中会使得整个建筑的稳定性和可靠性受到较大的影响,所以我们一定要采取有效的措施对为其予以高度的重视,从而使得整个工程的质量得到非常好的保障。
参考文献
[1]王中军.梁式转换层施工探讨[J].建材与装饰(下旬刊).2008(05).
[2]孙巍.高层建筑梁式转换层的结构设计[J].建材与装饰(中旬刊).2007(10).
[3]蔡勋祥.浅谈高层建筑梁式转换层的结构设计[J].建材与装饰(下旬刊).2008(06).
[4]袁银玲,甘莉.探讨高层建筑梁式转换层结构设计[J].建材与装饰(下旬刊).2008(06).
关键词:梁式转换层;结构设计;构造要求
1 引言
最近几年,我国的高层建筑无论在数量上还是在规模上都在不断的提升,建筑立面的形式和功能也呈现出了复杂化的趋势,在高层建筑和超高层建筑当中,其用途也出现了十分明显的变化所以在这样的情况下也就使得其建筑自身的综合性在不断的提高,这对结构设计工作也提出了更高的要求,不同功能分区需要有分隔,所以在这样的情况下,就出现了转换结构,在这些转换结构当中,梁式转换结构是最为常见的一种。
2 梁式转换层高层建筑只要结构设计理念
首先在设计的过程中应该不断的加强梁式转换层和下部结构自身的刚度和强度,此外还应该在工作的过程中保证转换层上下结构之间的刚度分布相对比较均匀,从而也就提高了结构自身的稳定性。其次是一定要不断的提高梁式转换层和梁式转换层下部结构自身的抗荷载能力和抗震能力,这样也就可以在实际的运行中避免地震作用力对结构产生比较严重的破坏。
3 工程设计实例
3.1工程概述
某高层商住楼位总用地面积约为4800平方米,建筑面积约10万m。建筑物地上26~30层,地下1层。其中裙房3层为商业,主楼26层为住宅,地下室均为汽车库和设备用房。
3.2结构选型
首先,因为此工程是一个综合性相对较高的建筑,建筑上下两个部分的功能有着十分明显的差异,所以在这一过程中纵向空间的组合形式有了非常明显的转变,三层以上的位置是住宅,因此再设计的过程中需要设置较多的空间分隔,因此应该采用剪力墙结构。而在怪建筑中,3层以下的空间内部是主要是供商业使用,因此在其设计和应用的过程中应该设置更多自由度较高的空间,所以在下部应该采取的是框剪结构。
其次是在高层建筑的底部如果上部楼层的纵向构件不能直接落地的时候,我们就需要在设置转换层结构,而在其运行的过程中所采用的转换形式相对较多,我们经常采取的是箱型、后半和转梁这三种形式进行全面的比较。厚板转换在应用的过程中结构具有非常好的整体性,但是刚度自身的突变比较明显,这样也就使其抗震能力明显减弱。此外,在设计的过程中还需要使用大量的钢筋和混凝土,所以在施工中需要较高的成本投入。
箱型转换在应用的过程中也能够体现出非常好的整体性,其在应用的过程中即使上部结构的复杂性非常高,还是可以保证传力的效果,但是如果从结构设计自身的角度去思考,其内部受力情况相对较为复杂,在设计的过程中所面对的阻碍相对较大,在设计和应用的过程中,其钢筋和混凝土的使用量也比较多,所以也影响到了工程所产生的经济效益。
梁式转换层在应用的过程中,转换结构中所有构件的受力分布都时非常明确的,同时在设计和施工的过程中并不是非常的繁琐,此外,和前两种转换层形式进行比较,其经济性更强,在内部空间方面也更加的灵活,在施工的时候能够充分的满足各种布线的要求,所以梁式转换结构自身的优势更加的明显。
最后是梁式转换层的设计。首先,转换梁、梁柱、墙、板截面的要求。转换梁方面,转换层两的截面高度一定要受到严格的控制,一般必须要超过计算跨的八分之一,框支梁截面也一定要在框支柱方向宽度之内,同时也必须要比墙体截面厚度的2倍要大。框支柱方面,框支柱截面确定的过程中一定要充分的考虑到轴压比这一重要的因素,截面的宽度也应该在450毫米以上,截面的高度一定要大于转换梁跨度本身的一半。在墙体方面,独步墙体的厚度加强的部分一定要超过200,落地剪力墙和筒体底部墙体应该进行适当的加厚处理。
其次是调整转换层及其上下楼层层刚度基本均匀由于换层结构竖向抗侧力构件的中断,而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤然减小,引起变形集中和能量集聚而极易发生严重破坏。因此我们用增大转换层及其下部结构刚度,来达到转换层及其上下楼层层刚度基本均匀。即设置一定比例的落地剪力墙,并加大落地剪力墙的厚度或提高转换层混凝土强度等级,必要时可增设部分剪力墙。来达到我们调整转换层上下层度基本均匀的目的。换层上下结构的刚度比计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E中的规定。
最后一点是截面的选择本工程转换层的层高为6.60m,转换梁的最大跨度为7.8m。
(1)框支梁800mm1800ram,1200ram×1800mm,500mm×l400nam。满足不小于梁计算跨度1/8的要求。
(2)框支柱1000mm×1300ram,1000mm×1100mm,1000mm×1400mm。满足了不应小于450;不小于转换梁跨度的1/12。
(3)落地剪力墙400mm
在转换层结构布置方面,由于上部为住宅空间分隔比较多,一次转换尚不能满足建筑功能需要,因此设置了二次转换,即设置转换主粱和次梁。
4 结构计算
4.1 规范规定
(1)宜考虑平扭偶联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15。
(2)框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震力矩。
(3)侧向刚度比大于标准数值
(4)当转换层的位置在层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级提高一级。
4.2 加强转换层的计算措施
(1)梁式转换层结构属于竖向不规则建筑,应特别重视转换层以及底部加强部位的加强,来体现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强底层柱底”、“强底层墙底”等的一系列内力设计值调整系数均应按规范子以考虑。
(2)抗震计算中,振型数为24个。
(3)抗震等级的确定。本工程度设防,框支框架抗震等级为二级虏力墙底部加强部位为二级。由于转换层在3层,属于高位转换,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应提高一级,因此框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应定为一级;而非底部加强部位的剪力墙抗震等级定为三级。
(4)整体分析的计算。带转换层的高层结构是复杂的空间受力体系,必须将转换结构作为整体结构中的一个重要组成部分,应选择能反映结构中各构件的实际受力状况的力学模型,选取合适的三维空间分析软件进行整体结构计算分析。本工程选用以墙元模型模拟剪力墙的空间有限元软件进行计算。
5 结束语
在高层建筑设计和施工的过程中,梁式转换层是非常重要的一种形式,其在工程运行的过程中会使得整个建筑的稳定性和可靠性受到较大的影响,所以我们一定要采取有效的措施对为其予以高度的重视,从而使得整个工程的质量得到非常好的保障。
参考文献
[1]王中军.梁式转换层施工探讨[J].建材与装饰(下旬刊).2008(05).
[2]孙巍.高层建筑梁式转换层的结构设计[J].建材与装饰(中旬刊).2007(10).
[3]蔡勋祥.浅谈高层建筑梁式转换层的结构设计[J].建材与装饰(下旬刊).2008(06).
[4]袁银玲,甘莉.探讨高层建筑梁式转换层结构设计[J].建材与装饰(下旬刊).2008(06).