浅析高层建筑转换层结构设计中的要点

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析高层建筑转换层结构设计中的 要点 摘要：随着我国经的持快速发展， 人们对高层建筑的功能要求趋向于多功 能、多用途和全面化，较为常见的形式 是上部为小开间的民用住宅，下部为大 间的商场或公共娱乐场所，为了满足建 筑要求，在上下不同结构体系转换的楼 层设置转换层，转换层的建筑结构应运 而生，并得到较为广泛的应用。 中国论文网 /2/view-12901515.htm 关键词:高层建筑；转换层;结构 设计 1、结构转换层定义及其布置原 则 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1.1 定义：建筑物某层的上部与 下部因平面使用功能不同，该楼层上部 与下部采用不同结构类型，并通过该楼 层进行结构转换层。 1.2 布置原刚：由于高层建筑结 构下部楼层受力很大，上部楼层受力较 小，正常的结构布置应是下部刚度大， 墙体多、柱网密，到上部渐渐减少墙、 柱的数量，以扩大柱网。这样，结构的 正常布置与建筑功能对空间的要求正好 相反。因此，为满足建筑功能的要求， 结构必须进行“ 反常规设计 ”，即将上部 布置小空间，下部布置大空间；上部布 置刚度大的剪力墙，下部布置刚度小的 框架柱。为了实现这种结构布置，就必 须在结构转换的楼层设计水平转换构件， 即转换层结构。结构特性高层建筑转换 层按照结构来分类主要有以下几个形式： 梁柱体系、桁架体系、墙梁体系、厚 板转换体系等，其中以梁柱体系最为 常用。按照转换层结构功能的不同，一 般可分为以下三类：建筑上、下部分之 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 间结构类型的转换，此类建筑上部和下 部采用的结构形式不同。建筑上、下部 分之间的柱网尺寸不同，这种建筑虽然 上下部分的结构类型相同，但通常需要 通过转换层，扩大其下部结构的柱距， 以形成大柱网。同时具备转换结构和扩 大轴线尺寸的混合形式。 2、转换层设计原则 21 转换层的竖向布置 转换结构可根据其建筑功能和结 构传力的需要，沿高层建筑高度方向一 处或多处灵活布置；也可根据建筑功能 的要求，在楼层局部布置转换层，且自 身的这个空间既可作为正常使用楼层， 也可作技术设备层，但应保证转换层有 足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬 殊。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼 的转换层宜设置在裙房的屋面层，并加 大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中间 出现刚度特别小的楼层，减小震害。对 部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换 层的位置，7 度区不宜超过第 5 层，8 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 度区不宜超过第 3 层。转换层位置超过 上述规定时，应作专门研究并采取有效 措施。 22 转换层的结构布置 研究得出，底部转换层位置越高， 转换层上、下刚度突变越大，转换层上、 下内力传递途径的突变就越加剧；此外， 转换层位置越高，落地剪力墙或简体易 出现受弯裂缝，从而使框支柱的内力增 大，转换层上部附近的墙体易于破坏。 总之，转换层位置越高对抗震越不利。 底部带转换层结构，转换层上部 的部分竖向构件不能直接连续贯通落地， 因此，必须设置安全可靠的转换构件。 按现有的工程经验和研究结果，转换构 件可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以 及厚板等形式。由于转换厚板在地震区 使用经验较少，可在非地震区和 6 度抗 震设计时采用，对于大空间地下室，因 周围有约束作用，地震反应小于地面以 上的框支结构，故 7，8 度抗震设计时 的地下室可采用厚板转换层。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 23 转换层的抗震设计 为保证设计的安全性，规定部分 框支剪力墙结构转换层的位置设置在 3 层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强 部位的抗震等级宜按高规规定提高一级 采用，提高其抗震构造措施，而对于底 部带转换层的框架一核心简结构和外围 为密柱框架的简中简结构的抗震等级不 必提高。对转换层的转换构件水平地震 作用的计算内力需调整增大；8 度抗震 设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。 3、转换层结构的设计要点 高层建筑转换层的设计造成建筑 物的刚度发生突变在水平地震荷载作用 下，转换层上下容易形成薄弱环节，因 此在进宪高层建筑转换层设计是，要注 意下述要点； 3.1 应协调上下部分结构布置， 尽量减少转换结构的数量； 3.2 尽量降低转换层建筑中的高 底，提高建筑整体稳定性； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3.3 保证结构竖向刚度比； 4、梁式转换层结构的设计 41 框支柱的设计 有地震组合时，一级、二级框 支柱承受的地震的作用产生的轴力设计 计算值分别乘以 1.50，1.25 的调整放大 系数；框支柱承受的地震剪力标准值应 按下列规定采用；框支柱的数目多于 10 根时，当框支层为 1-2 层时，每层每根 柱承受的剪力之和应取基底剪力的 20%；当框支层为 3 层及 3 层以上时， 每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力 的 30%；框支柱剪力调整后，应相应调 整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩， 框支柱轴力可不调整；而当框支柱的数 目不多于 10 根时，当框支层为 1-2 层 时，每层第根柱承受的剪力应到少取基 底剪力的 2%；当框支层为 3 层及 3 层 以上时，各层每根柱所受的剪力应至少 取基底剪力的 3%。 42 框支梁的设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 框支梁截面尺寸一般由剪压比控 制，宽度要大于其上墙厚的 2 倍，且大 于 400mm；高度大于计算跨度的 1/6。 工程框支梁梁宽统一定为 800mm。框 支梁受力巨大且受力情况复杂，它不但 是上下层荷载的传输枢纽，也是保证框 支剪力墙抗震性能的关键部位，是一复 杂而重要的受力构件，因而在设计是应 留有较多的安全储备二级抗震等级的框 支梁纵筋配盘率大于 0.4%。框支梁在 满足计算要求下，配筋率大于 0.8%。 框支梁一般为偏心受拉构件，梁中有轴 力存大，因而应配置足够数量的腰筋。 43 转换层楼板的设计 框支剪力墙结构以转换层为分界， 上下两部分的内力分布规律是不同的。 在下部楼层由于框支柱与落地剪力墙间 的刚度差异，水平剪力主要集中在落地 剪力墙上，即在转换层入荷载分配产生 突变；而在上部楼层，外荷载产生的水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比 例分配。转换层楼板承担着完成上下部 分剪力重分配的任务；由于转换层楼板 自身平面内受力很大，而变形也很大， 所以转换层楼必须有足够的刚度作保证。 5、转换梁结构设计方法 转换梁的设计方法主要有； 5.1 按普通梁进行受弯构件承载 力计算，但须采用高层建筑结构计算分 析程序 TAT、 TBSA 或 TOWER 等； 5.2 按偏心受拉构件截面设计方 法进行计算，但必须把有限元分析得到 的转换大梁的内力转化为截面内力，然 后进行正截面承载力和斜截面承载力计 算。 5.3 按深梁截面进行设计，取转 换大梁高跨比在 1/8-1/6，此时要考虑转 换大梁的跨度，一般转换大梁跨度大于 12m 时，要考虑上部墙体多于 3 层进行 分析计算，否则计算结果偏不安全。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 6、转换梁设计的注意点 61 转换梁设计占高层建筑转换 层设计的决大多数，在实际应用中，通 常把转换层作为设备层来使用。因此， 在转换梁设计中要考虑腹部开口相对大 小和开口位置； 6.2 要充分考虑转换梁与上部结 构共同工作的程度，通常分为完全、部 分和没有共同工作三种情况来分板，否 则会造成梁的跨中弯矩和支座剪力与实 际情况发生很大差异； 6.3 尽量避免转换层与下部结构 竖向刚度产生突变，对下部结构在满足 建筑物使用功能要求的基础上，应提高 下部结构的截面尺寸，增加剪力墙、提 高混凝土的强度等级； 6.4 转换层是一种不利于抗震的 设计方法，在抗