淺談高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、淺談高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：本文主要從梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)彤式、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則、梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造等方面進(jìn)行闡述，以供參考.關(guān)鍵詞：高層建筑；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)TU3181.帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系概述轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般可歸納為五種基木形式：梁、桁架、空腹桁架、箱形梁、厚板，近幾年又有許多新穎的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式涌現(xiàn)，如搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、寬扁梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、斜撐轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)等，其中梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有傳力路徑清晰快捷、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在地震設(shè)防烈度為6,7和8度時(shí)均適用，是目前高層建筑屮應(yīng)用最廣的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式。2.轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)各種形式轉(zhuǎn)換層山于結(jié)構(gòu)形

2、式差別較大，其傳力性能和抗震性能等存在明顯差異。梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接、明確，傳力途徑清楚，結(jié)構(gòu)計(jì)算相對(duì)容易。受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，但是當(dāng)轉(zhuǎn)換梁跨度較大時(shí)，要求轉(zhuǎn)換梁截面也較大，其質(zhì)量和抗側(cè)剛度也相應(yīng)較大，因而地震反應(yīng)較人。板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一方面使得上部結(jié)構(gòu)布置方便，另一方面使得傳力不清楚，受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)計(jì)算相對(duì)困難，并且厚板集中了很大的剛度和質(zhì)量，地震反應(yīng)強(qiáng)烈。桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有傳力明確，傳力途徑清楚的特點(diǎn)?轉(zhuǎn)換桁架不僅使開洞與設(shè)置管道方便，面巳他們的位置和大小具有很人的靈活性，使充分利用轉(zhuǎn)換層的空間成為可能。桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度和自重比轉(zhuǎn)換梁小，使

3、得帶析架式轉(zhuǎn)換層高層建筑的質(zhì)量和剛度突變相對(duì)緩和，地震反應(yīng)比帶轉(zhuǎn)換梁的高層小很多。箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是由單向托梁、雙向托梁連同上下層較厚的樓板共同作用形成，其側(cè)向剛度很人,較少用于房屋結(jié)構(gòu)工程。1.轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式以及設(shè)計(jì)原則3.1轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式目前在工程屮應(yīng)用轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式冇：梁式、厚板、箱形、巨型框架等。我國(guó)高層建筑中，僅帶轉(zhuǎn)換層的建筑有幾百棟之多。其中梁式轉(zhuǎn)換層的建筑約占75%,板式轉(zhuǎn)換約占12%。粱式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)和施丁簡(jiǎn)單,受力明確，轉(zhuǎn)換梁可沿縱向或橫向平行布置當(dāng)需要縱、橫向同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用雙向梁的布置，一般廣泛應(yīng)用于底部大空問剪力墻結(jié)構(gòu)體系中。‘3.

4、2轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則（1）轉(zhuǎn)換層的豎向布置，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)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，一且自身的這個(gè)空間既可作為止常使用樓層。也可作技術(shù)設(shè)備層，但應(yīng)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(duì)大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層。并加大屋面梁、板尺寸和厚度。以避免中問出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。對(duì)部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，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(shí)，應(yīng)作專門研究并采取有效措施。（2）轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)布置，研究

5、得出，底部轉(zhuǎn)換層位置越高。轉(zhuǎn)換層上、下剛度突變?cè)酱?，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(jiǎn)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。總之。轉(zhuǎn)換層位置越高對(duì)抗震越不利。底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)?轉(zhuǎn)換層上部的部分豎向構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地，因此，必須設(shè)置安全可靠的轉(zhuǎn)換構(gòu)件。按現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果，轉(zhuǎn)換構(gòu)件可采用轉(zhuǎn)換大梁、斜撐、箱形結(jié)構(gòu)以及厚板等形式。由于轉(zhuǎn)換厚板在地震區(qū)使用經(jīng)驗(yàn)較少，可在非地震區(qū)和6度抗震設(shè)計(jì)時(shí)采用，對(duì)于大空間地下室，因周圍冇約束作用，地震反應(yīng)小于地面以上的框支結(jié)構(gòu)，故7,8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)的地下

6、室可采用厚板轉(zhuǎn)換層。（3）轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計(jì)，帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)中，山于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層沿建筑物高度方向剛度的均勻性受到很大的破壞，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)豎向承載力構(gòu)件不連續(xù)和墻、柱截面的突變，導(dǎo)致傳力路線曲折、變形集中和應(yīng)力集屮，因此轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的抗震性能較差。為保證設(shè)計(jì)的安全性，規(guī)定部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的位置設(shè)置在3層以上時(shí)，其框支柱、剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級(jí)宜按高規(guī)規(guī)定提高一級(jí)釆用，己經(jīng)為特一級(jí)時(shí)不再提高。提高其抗震構(gòu)造措施，而對(duì)于底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和外I韋I為密柱框架的簡(jiǎn)中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)不必提高。對(duì)轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用的計(jì)算內(nèi)力需調(diào)整增大；8度抗震設(shè)

7、計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響。1.梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造4.1轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)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，若需耍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(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1?2。當(dāng)洞口內(nèi)為較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)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(yīng)有50%沿梁全長(zhǎng)貫通，下部主筋應(yīng)全部貫