淺析高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結構設計的要點論文.doc

淺析高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結構設計的要點論文 1高層建筑結構轉(zhuǎn)換層的發(fā)展趨勢 帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結構的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層的應用。鋼骨混凝土梁不僅承載力高，剛度好，可大大減小截面尺寸，且塑性、耐久性和抗震性能優(yōu)于鋼筋混凝土梁。此外，鋼骨混凝土梁在施工階段其自身剛度好，定位準確，可減少支模，加快施工速度。目前，國內(nèi)采用鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換構件的實際工程還不多，但國外采用較多。 預應力混凝土轉(zhuǎn)換層的應用。采用預應力技術可帶來許多結構和施工上的優(yōu)點，如減小截面尺寸、控制裂縫和撓度，控制施工階段的裂縫及減輕支撐負擔等等。因此，預應力混凝土結構非常適合于建造承重荷載的大跨度轉(zhuǎn)換層，且有自重輕，節(jié)省鋼材和混凝土等優(yōu)點。 由多個單層析架空腹彬架、混合空腹析架等疊合組成的結構形成“疊層析架結構”，由多根截面尺寸較大的弦桿梁共同承擔上部豎向荷載的工作機制，設置斜腹桿改變了豎向荷載的傳力方向和位置，起卸載作用，類似于拱傳力。 2轉(zhuǎn)換層的結構形式及設計原則 2.1轉(zhuǎn)換層的主要結構形式 在高層建筑混凝土結構技術規(guī)程(JGJ3-xx)中，規(guī)范對轉(zhuǎn)換粱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;當梁上托柱時，尚不應小于梁寬方向的柱截面寬度。進行抗震設計時轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6;非抗震設計時，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。 22轉(zhuǎn)換層設計原則 1轉(zhuǎn)換層的豎向布置 轉(zhuǎn)換結構可根據(jù)其建筑功能和結構傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置；也可根據(jù)建筑功能的要求，在樓層局部布置轉(zhuǎn)換層，且自身的這個空間既可作為正常使用樓層，也可作技術設備層，但應保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結構，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。轉(zhuǎn)換層位置超過上述規(guī)定時，應作專門研究并采取有效措施。 2轉(zhuǎn)換層的結構布置 研究得出，底部轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變越大，轉(zhuǎn)換層上、下內(nèi)力傳遞途徑的突變就越加??；此外，轉(zhuǎn)換層位置越高，落地剪力墻或簡體易出現(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?？傊?，轉(zhuǎn)換層位置越高對抗震越不利。 底部帶轉(zhuǎn)換層結構，轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設置安全可靠的轉(zhuǎn)換構件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗和研究結果，轉(zhuǎn)換構件可采用轉(zhuǎn)換大梁、斜撐、箱形結構以及厚板等形式。由于轉(zhuǎn)換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設計時采用，對于大空間地下室，因周圍有約束作用，地震反應小于地面以上的框支結構，故7，8度抗震設計時的地下室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。 3轉(zhuǎn)換層的抗震設計 為保證設計的安全性，規(guī)定部分框支剪力墻結構轉(zhuǎn)換層的位置設置在3層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜按高規(guī)規(guī)定提高一級采用，提高其抗震構造措施，而對于底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心簡結構和外圍為密柱框架的簡中簡結構的抗震等級不必提高。對轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構件水平地震作用的計算內(nèi)力需調(diào)整增大；8度抗震設計時，還應考慮豎向地震作用的影響。 3梁式轉(zhuǎn)換層結構的設計與構造 由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設防要求的建筑，為了改善結構的受力性能，提高其抗震能力，在進行結構平面布置時，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎，做成落地剪力墻與框支墻與剪力墻協(xié)同工作的受力體系。 3.1轉(zhuǎn)換梁的設計與構造要求 轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若需要開洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強措施，箍筋要加密，以增強其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計算時宜將剪力設計值乘放大系數(shù)12。當洞口內(nèi)力較大時，可采用型鋼構件來加強。 轉(zhuǎn)換梁的混凝土強度等級不應低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設計時為0.3%，轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應有50%沿梁全長貫通，下部主筋應全部貫通伸入柱內(nèi)。 3.2框支柱的設計與構造要求 框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整：抗震設計時，框支柱的柱頂彎矩應乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設計值進行配筋；剪力調(diào)整：框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于10根時，當框支層為1-2層時，每層第根柱承受的剪力應至少取基底剪力的2%；當框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3%；框支柱的數(shù)目多于10根時，當框支層為l-2層時，每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的20%；當框支層為3層及3層以上時，每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%；框支柱剪力調(diào)整后，應相應調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。 框支柱全部縱向鋼筋配筋率，抗震等級一級時不小于1.2%，二級時不小于1O%，三級時不小于0.9%、四級及非抗震設計時不小于0.8%。縱向鋼筋間距抗震設計時不大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。 3.3轉(zhuǎn)換梁的截面設計方法 應力截面設計方法。對轉(zhuǎn)換梁進行有限元分析得到的結果是應力及其分布規(guī)律，為能直接應用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規(guī)律進行截面的配筋計算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區(qū)混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。 3.4轉(zhuǎn)換梁截面設計方法的選擇 托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設計。當轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設計方法進行配筋計算。當轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時應按偏心受拉構件進行截面設計。 3.5托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設計 當轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，此時轉(zhuǎn)換梁截面設計方法宜采用深梁截面設計方法或