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《高层建筑梁式转换层结构设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、高层建筑梁式转换层结构设计研究 摘要：目前高层建筑梁式转换层结构己成为一种普遍的结构形式，本文以现有梁式转换层设计理论为基础，通过分析梁式转换的结构形式和受力特点，得到梁式转换结构设计的受力性能与设计原则，提供了切实可行的实践经验，对实际工程的设计具有一定的参考价值。关键词：高层建筑；梁式转换层形式；结构设计中图分类号：TU97文献标识码：A1梁式转换层结构形式实际工程中应用的梁式转换层结构有多种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2
2、002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。1.1梁式转换结构受力机理分析6梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。转换大梁的受力主要受上
3、部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，对转换梁承托层数对其内力的影响用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁，上部墙体考虑三层与考虑4层、5层内力的设计控制内力差异不大于5%，故在分析计算时可只考虑计算3层。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。2梁式转换层的结构设计2.1结构竖向布
4、置高层建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此。对该工程而言,属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1,不应大于1.3。在设计过程中,应把握的原则归纳起来,就是要强化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下几种:1）与建筑专业协商,使尽可能多的剪力墙落地,必要时甚至可在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外,还与建筑专业协商后,让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。62）加大底部剪力墙厚度。转换层以下
5、剪力墙中,核心筒部分的厚度取为600mm,其余部分的厚度取为400mm。3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞,以免刚度削弱太大。4）提高底部柱、墙混凝土强度等级,采用C50混凝土。5）适当减少转换层上部剪力墙数目,控制剪力墙厚度,并可在某些较长剪力墙中部开结构洞,以弱化上部刚度。弱化上部刚度不仅对控制刚度比有利,还可减轻建筑物重量,减小框支梁承受的荷载;增大结构自振周期,减小地震作用力。工程综合采用上述几种方法后,转换层上下刚度比在X方向为0.725,在Y方向为0.813,满足规范要求,效果良好。虽
6、然上下部刚度比满足要求,但毕竟工程仍属于竖向不规则结构,转换层及其下各层为结构薄弱层,因而应将该两层的地震剪力乘以1.15的增大系数。2.2结构平面布局工程底部为框架—剪力墙结构,体型简单、规则;上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上,东西向完全对称,南北向质量中心与刚度中心偏差不超过2m,结构偏心率较小。除核心筒外,其余剪力墙布置分散、均匀;且尽量沿周边布置,以增强抗扭效果。查阅计算结果,扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85,各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.3,
7、均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理,抗扭效果良好。3梁式转换层结构的设计与构造6由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙,其传力途径多次转换,受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外,还需要承受梁传给的剪力,扭矩和弯矩,框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抗震能力,在进行结构平面布置时,可以将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。3.1转换梁的设计与构造要求转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定,
8、以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞,若需要开洞,洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施,箍筋要加密,以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数1.2。当洞口内力较大时,可采用型钢构件来加强。转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%,转换梁中主筋不宜有接头,转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通,下部主筋应全部贯通伸入柱内。3.2框支柱的设计与构造要求框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用
