高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析

1、<p>　　高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析</p><p>　　摘 要：近年來，隨著城市話建設(shè)的不斷加快，高層建筑成為了城市建筑的主要類型。城市建筑項目的不斷增加，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計類型也變的多樣化起來。文章就如何提高高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，增強轉(zhuǎn)換層在建筑中的應(yīng)用力，進(jìn)行了簡單的分析探討，并對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行了研究，僅供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 高層建筑； 轉(zhuǎn)

2、換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　目前，城市建筑類型大部分為高層建筑設(shè)計，高層建筑使用功能逐漸走向綜合化、多樣化、全面化等方向發(fā)展；如：小開間的民用式建筑、下部為大開間的公共場所以及商場。從高層建筑功能來看，上部需要很多的墻體以分隔空間，

3、進(jìn)而不斷滿足住戶需求；下部則需要寬廣的使用空間，少墻體、大柱網(wǎng)，從而更好的滿足建筑物使用要求。根據(jù)這種建筑形式， 在建筑布置中，就會出現(xiàn)和常規(guī)豎向布置相反的“下小上大”的現(xiàn)象，即：下部柱網(wǎng)稀少， 上部墻體稠密的現(xiàn)象。針對這種情況，為了保障建筑要求，必須在上下結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)置，轉(zhuǎn)換層作為當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要方式，轉(zhuǎn)換層設(shè)計是整個工程設(shè)計的難點。著高層建筑平面逐漸多樣化，在設(shè)計中，必須結(jié)合實際情況，選擇合適的方法進(jìn)行設(shè)計，進(jìn)而

4、達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全的綜合成果。 </p><p>　　1、 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置以及設(shè)計要求 </p><p>　　1.1 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置。 </p><p>　　在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置中，由于底部轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、上部豎向構(gòu)件不能直接連通落地，從而就需要可靠安全的轉(zhuǎn)換層構(gòu)件。根據(jù)目前的究結(jié)果以及工程經(jīng)驗，在高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計中， 可以使用的轉(zhuǎn)換構(gòu)件有：析架、斜撐、空腹性析架、轉(zhuǎn)換式大梁

5、、厚板以及箱形結(jié)構(gòu)等形式。由于地震區(qū)轉(zhuǎn)換厚板使用檢驗不足，經(jīng)常被6度以及非地震區(qū)使用；對于空間較大的范圍或者地下室，受約束作用影響，地面上部的框支結(jié)構(gòu)大于地震反應(yīng)，所以7度或者8度的地震設(shè)計時也可以采用厚板進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計。 </p><p>　　由于框支柱和落地式剪力墻對防止轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)在地震中倒塌具有重要作用， 故在筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，筒體上下必須根據(jù)剛度要求適當(dāng)增加墻厚。同時，框支剪力墻必須擁有足夠的剪力墻，進(jìn)

6、行上下貫通，在長矩形框支剪力墻非結(jié)構(gòu)中，落地剪力墻必須根據(jù)施工要求， 按照原有規(guī)程進(jìn)行設(shè)計，或者采用落地柱周邊不能有錯層的規(guī)定。這不僅是對轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的保障，也是對抗震結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格要求，在盡量減小內(nèi)力突變的同時，控制好剛度突變，縮短轉(zhuǎn)換層架構(gòu)傳遞。 </p><p>　　1.2 高層建筑轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)計要求 </p><p>　?。?）框支柱。為了保障高層建筑轉(zhuǎn)換層框支柱擁有良好的延性，必須

7、對軸壓進(jìn)行嚴(yán)格的控制。當(dāng)框支柱抗震級別為特一級時，軸壓比必須小于 0.6；對于截面尺寸較大形成的短柱， 必須低于 0.55。由于配箍率和截面尺寸具有緊密的聯(lián)系，從而導(dǎo)致框支柱配箍率比普通框架柱大很多。在工程建設(shè)中，由于個別框支柱必須作為剪力墻進(jìn)行使用，所以約束性邊緣構(gòu)件特征值必須在0.2 以上，也就是 2.64%的配箍率。在整個工程建設(shè)中，框支柱作為重要的構(gòu)件，為了保障安全系數(shù)，柱端彎矩和剪力必須乘以對應(yīng)的增大系數(shù)，讓每層框支柱剪力之和

8、始終為基底的30%。在程序計算中，由于樓板假定剛度較大，所以水平剪力一般根據(jù)構(gòu)件剛度進(jìn)行分配。 </p><p>　?。?）框支梁。在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中， 框支梁尺寸只受剪壓比控制， 寬度通常在 400 毫米之上，高度大于跨度計算的 1/6。由于框支梁受力情況復(fù)雜，不僅是保障抗震系數(shù)的關(guān)鍵因素， 同時也是上下層荷載重要的傳輸通道，它是整個高層建筑工程復(fù)雜重要的受力結(jié)構(gòu)；所以在設(shè)計中必須預(yù)留充足的安全儲備，對

9、于抗震等級為特一級的框支梁，配筋率必須在 0.6 以上。在滿足計算要求的前提下，一般用偏心受拉的方式，配置足夠的腰筋，并且配筋率始終在 0.8%以上。 </p><p>　　2、 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計以及上下剛度比 </p><p>　　2.1 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 </p><p>　　在高層建筑抗震設(shè)計中，由于高位轉(zhuǎn)換具體情況，從而對整個結(jié)構(gòu)受力極為

10、不利。根據(jù)相關(guān)計算結(jié)果表明：在水平性地震作用中，由于傾覆性力矩以轉(zhuǎn)折形式在轉(zhuǎn)換層呈現(xiàn)，下部以剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，落地剪力墻在傾覆力矩下遞較快的同時，讓傾覆力矩以轉(zhuǎn)折的形式呈現(xiàn)。當(dāng)整個高層建筑位置較高時，傳力途徑和剪力分配就會產(chǎn)生極大的變化，由于落地式剪力墻極容易出現(xiàn)裂縫，在上部墻體內(nèi)力較大的過程中，下部支撐極容易屈服，進(jìn)而出現(xiàn)薄弱層。為了保障整個工程設(shè)計的合理性、安全性，框支轉(zhuǎn)換層設(shè)置必須在 3 層之上，剪力墻、框支柱抗震等級必須增強一級，

11、除了特一級、外圍密柱框架、核心筒結(jié)構(gòu)不需提高。 </p><p>　　目前，我國底部轉(zhuǎn)換層在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是仍然沒有大地震考驗；由于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)不能貫通下部樓層，所以轉(zhuǎn)換層通常為薄弱樓層，當(dāng)框架剪力乘以 1.15 時，就可以增大系數(shù)。但是在這過程中，需要注意的是：樓層設(shè)計剛度滿足設(shè)計要求時，該樓層仍然是薄弱層。對于轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)計中，必須調(diào)整水平地震內(nèi)力；對于8度的抗震設(shè)計，必須考慮地震

12、作用影響，使用“動力時程”或者“反應(yīng)譜”方法對其進(jìn)行計算，或者將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載的標(biāo)準(zhǔn)下，讓內(nèi)力和增大系數(shù)的 1.1 相乘。另外，由于內(nèi)力增大系數(shù)較高，對于處在第三層或者三層以上的轉(zhuǎn)換層極為不利，同時內(nèi)力幅度增大。針對這類特殊現(xiàn)象，高層建筑轉(zhuǎn)換層作為受力極為復(fù)雜的，但是對抗震不利的結(jié)構(gòu)，當(dāng)防烈抗震度達(dá)到 0.4g 時，必須停止使用。在實際抗震設(shè)計中，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)類型、防烈度、 房屋高度以及構(gòu)件類型，使用對應(yīng)的抗震等級對其進(jìn)行精細(xì)的

13、計算，或者采用構(gòu)造措施進(jìn)行設(shè)計、處理。 </p><p>　　2.2 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上下層剛度比 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剛度比設(shè)計作為整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，為了避免安全隱患， 必須認(rèn)真對待。在轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比計算中，必須綜合各個構(gòu)件彎曲、 剪切以及軸向變形對整個結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響。當(dāng)高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)置在三層或者三層以上時， 側(cè)向剛度不能低于樓層側(cè)向剛度的

14、60%。為了避免轉(zhuǎn)換層下部剛度過大、側(cè)向剛度過小造成的不良影響，對于三層或者三層以上的轉(zhuǎn)換層，必須將 60%規(guī)定為工程下限值。在外圍柱距框筒結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)中，必須保持上下剪切剛度始終不變。對于普通情況，由于下部截面較小，下層比上層高，所以很難滿足施工要求。針對這種情況，必須使用鋼管混凝土柱或者鋼骨混凝土柱，有效調(diào)整延性、剛度以及截面面積，進(jìn)而達(dá)到建筑工程要求。在這過程中，需要特別注意的是：轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)上部為混凝土?xí)r，必須

15、鋼骨混凝土柱及時錨入下部轉(zhuǎn)換層。 </p><p><b>　　3、 結(jié)束語 </b></p><p>　　著現(xiàn)代高層建筑綜合化、多功能化發(fā)展，在同一豎直直線上，不同的樓層開始有不同的用途。高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計作為當(dāng)代建筑設(shè)計的重要內(nèi)容，必須根據(jù)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置、要求，再結(jié)合抗震設(shè)計以及配合比原則，從根本上保障轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、 科學(xué)性。 </p&

16、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]施曉.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計， 2008， （4 ） ： 108-110. </p><p>　　[2]白東明.淺析高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論究 （電子版） ，2012， （24 ） . </p><p>　　[3]王春偉

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