高层建筑梁式转换层结构设计与施工实例探讨

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1、高层建筑梁式转换层结构设计与施工实例探讨摘要：本文结合一幢高层建筑的梁式转换层，介绍了该转换层的结构设计方法及施工技术。具有一定的参考价值。　　关键词：高层建筑；梁式转换层；结构设计；施工方法　　　　1　工程概况　　　　某高层建筑，地下1层，地上22层，总建筑面积为26020m2。1～4层为商业用房，1层层高5.10m，2～4层层高4.10m，采用框架一筒体结构。5～22层为住宅，层高3.20m，采用剪力墙一筒体结构。这样，就需要在第4层与第5层之间设置结构转换层，同时兼作设备层。部分转换粱的断面分别为：800mm×

2、1800mm、1000mm×1800mm、600mm×2000mm、1000mm×2000mm，最大跨度为9m，连续跨长为34m(五跨)，混凝土强度设计等级为C40。　　　　2　转换层构件的设计　　　　2.1　结构整体分析　　采用TBSA510进行。转换梁本身是杆件，可直接按梁单元参加到结构整体分析中，梁的轴线定在转换层上层楼板处。为防止沿竖向刚度变化过于悬殊形成薄弱层，设计中应考虑使上、下层刚度比Y≤2，尽量接近1。　　　　式中Gi、Gi+1——第i、i+1层混凝土剪变模量；　　Ai、Ai+1——第i、i+1层折算

3、抗剪截面面积；　　Am×100mm，主要剪力墙厚500mm、450mm，混凝土强度等级C45；转换层上层四周剪力墙厚350mm，内剪力墙厚250mm，混凝土强度等级C45。按式(2)计算得两主轴x、y方向的Y值分别为1.73和1.51。计算结果表明，结构前三个自振周期为：x方向，1.537s，O.449s，0.224s；y方向，1.717s，O.515s，O.275s；层间最大侧移和顶点位移均满足“高层规程JGJ3-91”的要求。　　　　2.2　转换梁设计　　转换梁承托上部剪力墙，受力很大，是保证结构安全的关键结构构

4、件。转换梁跨度8.05～9.Om，截面高度2.5m，跨高比3.22～3.6，属连续短梁。我国混凝土结构设计规范GBJ1O-89没有明确给出其承载力计算方法，为此，进行了两跨连续短梁的试验研究。　　　　(1)主要试验结果　　试验梁是转换梁的1/5缩尺模型。截面尺寸及配筋如图2所示试验研究结果表明：　　　　①正截面平均应变基本符合平截面假定。　　　　②斜裂缝首先在加载点至中支座的内剪跨区段的梁腹中部出现，属腹剪斜裂缝，并最终发展为临界斜裂缝。　　　　③根据底部纵筋和顶部纵筋沿梁长方向的应变分布。可见，纵筋沿梁长方向的应变

5、分布，在斜裂缝出现前，与弯矩图是一致的；在斜裂缝出现后，则与弯矩图存在较大差别，说明梁内产生了较大的应力重分布；至梁接近破坏时，底部纵筋沿梁长全部处于受拉状态，顶部纵筋在内剪跨内也基本处于受拉状态。　　　　④试验梁破坏时，内剪跨区段内，穿越临界斜裂缝的箍筋受拉屈服，剪压区混凝土压疏；加载点至边支座的外剪跨区段内，穿越斜裂缝的箍筋应变约为屈服应变的53％，剪压区混凝土没有压疏。　　　　⑤试验梁破坏时，穿越临界斜裂缝的水平腹筋的拉应变约为屈服应变的50％，可见，水平腹筋没有充分发挥其强度。　　　　⑥试验梁的最大相对挠度f

6、/l=3.42/1800=1/526，说明转换梁有足够的抗弯刚度。　　　　(2)承载力计算　　根据试验结果(1)，建议转换梁正截面受弯承载力仍按普通梁计算。　　根据试验结果(4)、结果(5)，转换梁斜截面受剪承载力主要由混凝土和箍筋承担，水平腹筋对斜截面受剪承载力有一定贡献，约占11％。因此，可不考虑水平腹筋的作用，将其作为安全储备。建议斜截面受剪承载力按式(3)计算：　　　　(2)式中λ——计算剪跨比；　　ft——混凝土抗拉强度设计值；　　f2，各栋转换层以下的楼板及地下室顶板不能满足支承转换层大梁的最大施工荷载，

7、必须把转换层荷载有效地传到地下室底板方能确保施工安全，因此，选用一次性浇筑转换层的施工方案，垂直荷载采取有效措施传至地下室底板。　　　　3.2　模板工程　　转换层结构施工的支模方法与所采用的浇筑方案及具体的施工条件有关。一般常采用的支撑体系有：1)钢管排架支撑；2)钢桁架支撑；3)增设钢或混凝土临时支柱，配合钢管排架或钢桁架支撑。由于转换梁截面大，楼层较高，施工过程中的支撑稳定最为关键，经过对钢管排架支撑与钢桁架两种支撑方案的综合分析、对比，钢排架支撑无论从工期还是从费用上均明显优于钢衍架支撑，故最终选用钢排架支撑方

8、案。经过对转换梁及其支撑系统的初步计算，如图3所示，撑体系采用φ48x3.5钢管，立杆间距为500×500(根据用作主龙骨的方木计算跨度确定，主龙骨跨度为500mm)，每隔1500mm设置一道水平拉杆，上下道水平拉杆距立杆端部不大于200mm，在立杆上设可调式顶托。主龙骨为两根50×100方木并排搁于顶托上，间距500mm，次龙骨为方木50×1