文档介绍：高层建筑中的斜柱转换结构探讨
高层建筑中的斜柱转换结构探讨
摘要:转换层设计是高层建筑结构设计中非常关键的部分。工程实践结果表明,斜柱转换在高层建筑结构转换层中应用越来越多,它能将建筑的美与结构的经济性、受力的合理性有机结合在一起,具有安全、经济,合理的特点,做到优化设计。
关键词:高层建筑结构转换层斜柱转换
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1 引言
由于建筑功能的需要,形成了建筑上层的结构形式与下层的结构形式不一样;或上下层结构形式一样,但上下层结构的柱网的尺寸不一样。为解决这一矛盾,就采用了转换层结构。高层建筑结构转换层形式有梁式楼盖转换、箱形楼盖转换、桁架转换、厚板转换和斜柱转换。
从建筑功能上看,上部需要小开间的轴线布置和需要较多的墙体以满足旅馆和住宅的功能要求;中部则需要小的或中等大小的室内空间,可以在柱网中布置一定数量的墙体以满足办公用房的功能要求;下部需要尽可能大的自由灵活的室内空间,要求柱网大、墙体尽量少,以满足商店、餐馆等公用设施的功能要求。
从结构受力上看,由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部楼层受力较小,正常的结构布置应是下部刚度大,墙体多、柱网密,到上部渐渐减少墙、柱的数量,以扩大柱网。这样,结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此,为满足建筑功能的要求,结构必须进行“反常规设计”,即将上部布置小空间,下部布置大空间;上部布置刚度大的剪力墙,下部布置刚度小的框架柱。为了实现这种结构布置,就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件,即转换层结构[1]。可以说,这类建筑已成为现代高层建筑发展的一大趋势,尤其是现代大中城市用地紧张以及复杂的立体交叉更是如此。
2斜柱转换的概述
对于斜柱转换,它排除了梁式楼盖转换、箱形楼盖转换、桁架转换、厚板转换的缺点,同时具有上述转换的优点,能够达到转换灵活,传力直接,将上部荷载直接传给下部承重构件,而不需先传到梁,再由梁传到柱,因此减轻了梁所受的剪力负担,使梁的剪压比大幅度减小。一般来讲,转换梁断面一般由剪压比控制,因此就可以减小转换梁断面尺寸,这样就可以大幅度减小结构自重,从抗震角度上来讲是非常有利的;从建筑功能上,斜柱转换非常容易地满足建筑的要求,并且可以降低层高,在建筑总高度不变的情况下,可以节约净空,提高建筑使用效率。因此,无论是从经济、建筑用途、还是受力模式上,斜柱转换都是非常好的结构转换。
斜柱转换应用在高层建筑中能将转换层使用空间有效转换,变“死空间”为“活空间”,并使转换大梁的断面大幅度的减少、配筋大幅度的降低,同时传力明确,所以具有很好的经济性,因而具有非常大的应用前景。在建筑美学上,斜柱转换体现了建筑结构的力度感,丰富了建筑立面,增强了建筑的韵律。
3斜柱式转换的优点
传统的梁式转换,由于其转换大梁需要承担巨大的剪力及弯矩,其断面及配筋往往用料相当多,施工也不便。斜柱式转换有效地避免了梁式转换一些缺点,体现出较大的优越性,具体表现为:
(1)斜柱式转换布置灵活,传力直接,将部分上部荷载直接传给下部承重构件,而不需先传到梁,再由梁传到柱,因此可减轻梁所受剪力的负担,使梁的剪压比大幅度减小。转换梁断面一般由剪压比控制[2],因此采用斜柱式转换可减小转换梁断面尺寸,有效地降低转换梁的高度,大