高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

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1、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探討高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計探討摘要:現(xiàn)代多功能高層建筑常常設(shè)置轉(zhuǎn)換層，大震作用下，易形成薄弱層，轉(zhuǎn)換層位置較高時，轉(zhuǎn)換層下部落地剪力墻及框支結(jié)構(gòu)易開裂和屈服，上部墻體易于破壞，從而不利于抗震。本文根據(jù)實際工作經(jīng)驗,結(jié)合工程實例，探討了高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和局部構(gòu)件設(shè)計,具有一定的參考和借鑒意義.　　　　工程中，為了滿足建筑藝術(shù)造型及其不同使用功能的需求，現(xiàn)代多功能高層建筑常常設(shè)置轉(zhuǎn)換層，沿豎向劃分為不同區(qū)段，例如底部墻少柱多，用于商業(yè)、大空間廳堂、交通通道；上部墻多柱少，用于酒店客房、住宅等?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)換層的位置也在逐步提高，一般設(shè)在3-6層，

2、有的設(shè)在7-10層。帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)特點是豎向構(gòu)件不連續(xù)，通過轉(zhuǎn)換構(gòu)件實現(xiàn)上下構(gòu)件的過度，豎向剛度、內(nèi)力在轉(zhuǎn)換處突變。大震作用下，易形成薄弱層，轉(zhuǎn)換層位置較高時，轉(zhuǎn)換層下部落地剪力墻及框支結(jié)構(gòu)易開裂和屈服，上部墻體易于破壞，從而不利于抗震。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-XX)(以下簡稱《高規(guī)》)對此類結(jié)構(gòu)設(shè)計作了專門規(guī)定。本文以實際工程為例，探討帶局部轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。　　長沙市某大樓，體系類型采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑面積，總建筑層數(shù)33層，層高。裙房4層，地下2層，地上31層，底部2層為躍層式商業(yè)門面。由于建筑造型和功能上的要求，建筑1至4

3、層的一端設(shè)置大廳，需在第4層頂面位置設(shè)置局部轉(zhuǎn)換構(gòu)件(標(biāo)準(zhǔn)層與轉(zhuǎn)換層平面布置圖見圖2和圖3)，轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)，以下為框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換形式選為梁式。　　本工程屬丙類建筑，設(shè)計基準(zhǔn)期50年，地震設(shè)防烈度6度，地震分組為第I組，地震加速度，場地類型Ⅲ類，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，特征周期,基本風(fēng)壓值取100年一遇/m2,地面粗糙度類別為C類，建筑高度級別A級?！　】拐鸬燃壌_定　　本工程轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)，以下為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，是多種結(jié)構(gòu)形式并存的復(fù)雜高層建筑，不能像單純的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)或框架一剪力墻結(jié)構(gòu)那樣統(tǒng)一確定抗震等級，而應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范不同章節(jié)的規(guī)

4、定，并考慮該工程自身的特點，有針對性地分別確定不同部位不同構(gòu)件的抗震等級。建筑高度,6度設(shè)防，根據(jù)《高規(guī)》表，框支框架抗震等級應(yīng)為二級，底部墻加強部位二級?？紤]到工程具體情況，并根據(jù)加強底部的原則，轉(zhuǎn)換層及以下層的框架梁抗震等級確定為一級.剪力墻及框支柱抗震等級為一級，局部轉(zhuǎn)換及相鄰一跨的剪力墻、框支柱、轉(zhuǎn)換梁抗震等級為一級，轉(zhuǎn)換層以上加強部位剪力墻、梁為一級，非加強部位剪力墻、梁為三級?！　∝Q向結(jié)構(gòu)設(shè)計　　為保證轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度盡量接近、平滑過渡，須把握強化下部、弱化上部的原則。本工程與建筑專業(yè)協(xié)商后，采取的主要措施有:(1)轉(zhuǎn)換層樓板加厚至180m

5、m，轉(zhuǎn)換層上下層各加厚至150mm(其余樓層120mm)，以增強樓板剛度；(2)使盡可能多的上部剪力墻尤其是邊緣剪力墻落地；(3)底部剪力墻增大厚度取為400mm(上部墻體厚度分段為350mm到200mm)，并盡量減少開洞；(4)底部剪力墻、柱的混凝土強度等級提高為C60(上部混凝土強度等級分段為C50到C30)；(5)由于局部轉(zhuǎn)換部位靠近該建筑一端，將該端設(shè)置為筒體予以加強。　　采用上述幾種方法，利用SATWE和ETABS計算程序分別建模，進行整體結(jié)構(gòu)分析后，程序均未發(fā)現(xiàn)薄弱層，且轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效剛度比的SATWE計算結(jié)果為:X方向為，丫方向為。滿足

6、《高規(guī)》附錄E的要求，說明結(jié)構(gòu)豎向剛度過渡平穩(wěn)，豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計合理?！　∑矫娼Y(jié)構(gòu)設(shè)計　　該工程總體平面體型簡單，基本規(guī)則、對稱，長寬比接近。為了增強結(jié)構(gòu)抗扭性能，除核心筒體外，剪力墻在平面內(nèi)分散、對稱且盡量沿周邊布置。整體計算后，各層最大水平位移與層間位移比值均小于，以扭轉(zhuǎn)為主的第一自震周期與平動為主的第一自震周期之比為:/=(SATWE),/=(ETABS)，滿足《高規(guī)》條關(guān)于平面布置與控制扭轉(zhuǎn)的要求?！　】蛑е　樨瀼貜娭趿旱脑瓌t，必須保證框支柱具有足夠的安全度和延性，本工程框架柱設(shè)計除按照規(guī)范要求設(shè)計外，還采取了以下措施:(1)軸壓比控制在以內(nèi)(角柱)；

7、(2)兼作剪力墻端柱的框支柱，保證其滿足規(guī)范關(guān)于約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計要求；(3)計算程序考慮轉(zhuǎn)換層樓板平面內(nèi)剛度；(4)與業(yè)主協(xié)商，邊緣框支柱在轉(zhuǎn)換層處向上延伸一層。該措施顯著減小了邊緣框支柱在轉(zhuǎn)換大梁處的彎矩和剪力，其原因見圖4，原本由轉(zhuǎn)換梁下單根邊緣框支柱分配內(nèi)力(MB=MC)，柱向上延伸一層后，改變?yōu)橛缮舷聝筛吘壙蛑е餐峙洌厦婵蛑е鶠榘抵?MB=Mc1+Mc2)，由此Mc1　　框支梁　　該工程中，根據(jù)建筑設(shè)計要求確定上部剪力墻的布置，對轉(zhuǎn)換梁的構(gòu)件尺寸進行試算調(diào)整，且參考文獻[1]的建議:框支梁斷面按構(gòu)造要求可確定為梁寬不小于2倍的上部墻厚和400m

8、m,梁高為1/6倍的框支