文档介绍：对高层建筑梁式转换层结构设计的研究
对高层建筑梁式转换层结构设计的研究
摘要:随着我国经济的持续快速发展,人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化。从建筑功能上看,高层建筑上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要;而下部则希望有较大的自由灵活空间,大柱网、少墙体,以满足公共使用的要求。
关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计
在高层建筑设计中,为满足建筑使用功能需要,底部数层常设置为大空间,而上部标准层多为小开间,致使上层的部分竖向承重结构不能直接落地,需要进行结构转换。转换构件包括:梁、桁架、空腹桁架、箱型结构、斜撑、厚板等。结构转换层常见的有梁式转换和板式转换两种类型。梁式转换结构,受力比较直接明确,是目前得到广泛应用的转换结构形式。板式转换结构,受力、传力途径比较复杂,不够明确;一般只有在上下部结构明显不协调,无法采用梁式转换结构时才采用。
一、转换层概述
按结构功能,转换层可分为三类:
1、上层和下层结构类型转换。多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构,它将上部剪力墙转换为下部的框架,以创造一个较大的内部自由空间。
2、上、下层的柱网、轴线改变。转换层上、下的结构形式没有改变,但是通过转换层使下层柱的柱距扩大,形成大柱网,并常用于外框筒的下层,形成较大的入口。
3、同时转换结构形式和结构轴线布置。即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时,柱网轴线与上部楼层的轴线错开,形成上下结构不对齐的布置。
二、高层建筑梁式转换层结构的设计
(一)转换梁的截面设计方法
转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。①托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时,在转换梁常用截面尺寸范围内,转换梁的受力基本和普通梁相同,可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换粱承托上部斜杆框架时,转换梁将承受轴向拉力,此时应按偏心受拉构件进行截面设计。②托墙形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时,转换梁与上部墙体共同工作,其受力特征与破坏形态表现为深梁,此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法,且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。
(二)转换层结构的构件设计
转换层结构不仅竖向刚度易在转换层附近发生突变,还应关注的是竖向抗侧力构件不连续,使结构的传力(包括竖向及水平力)途径在转换层及其附近发生突变,在强震作用下,易产生薄弱部位。因此在抗震设计中,除了控制转换层上下刚度比外,还应采用措施,加强转换层及附近层结构构件包括转换柱、转换梁、落地墙、转换层上下各两层楼板等构件,以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震下有足够的延性。
(三)转换层分析计算
整体计算完毕后对转换层本身应采用平面有限元计算软件做局部应力的补充计算。进行局部分析时,应考虑转换结构上下楼层是否进入局部计算模型,以及楼层楼盖平面内刚度影响,注意实际结构的三维空间盒子效应,采用符合实际情况的正确计算模型。框支剪力墙的计算较为复杂,上部剪力墙需与下面多根柱相连接,如果连接不当会产生很大的计算误差。空间分析程序是以梁柱为基本单元,而分析底部框支剪力墙时,剪力墙作为柱单元考虑。计算时宜在上部剪力墙肢与下部转换柱之间均设转换梁,墙肢与转换梁相连接。
(四)转换大梁的设计