文档介绍：带结构转换层的高层建筑结构设计探讨
带结构转换层的高层建筑结构设计探讨
【摘要】转换层因受力复杂,抗震能力弱,一直未被广泛应用。但随着高层建筑的不断增多和计算机硬件及软件的迅速发展,转换层结构的计算理论及方法也日趋完善,转换层的应用也越来越多。转换层设计时应重视概念设计和理论分析,对转换柱、转换梁、落地剪力墙和转换层楼板等关键构件应采取必要的加强措施。本文详细介绍了带转换层高层建筑的主要结构设计概念,分别通过对转换层、转换柱、转换梁三个方面说明了设计要点。
【关键词】带结构转换层建筑结构设计要点
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
为满足建筑底部大空间的功能要求,带转换层的高层建筑结构越来越多的应用在工程实践当中。此种类型的结构由于竖向抗侧力构件的中断,而导致转换层以下的结构抗侧刚度与楼层屈服强度的骤然减小,引起变形集中和能量集聚而极易发生严重破坏。因此,带转换层高层建筑的主要结构设计概念为:
1、加强转换层及其下部结构刚度,要求转换层及其上下楼层层刚度基本均匀。即必须设置一定比例的落地剪力墙,并加大落地剪力墙的厚度或提高混凝土强度等级,必要时可增设部分剪力墙。转换层上下结构的刚度比计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录E 规定抗震设计时,当转换层位于1 层时可采用剪切刚度比γ=G2A2G1A1× h1h2≤2 (其中,G1,G2 为底层和转换层上层的混凝土剪变模量;A1、h1,A2、h2 为底层和转换层上层的抗剪截面面积、层高);当转换层位于2 层及以上时可采用等效侧向刚度比γe= Δ1H2Δ2H1≤ (如图1 计算模型1、2);转换层位于3 层及以上时其楼层与上层侧向刚度之比Viδi+1Vi+1δi≥(即要用《建筑抗震设计规范》的层剪力与层间位移之比的刚度计算法)。
2、应尽量强化和提高转换层以及下部结构抗震承载能力,避免罕遇地震作用下下部主体结构(框支柱、转换梁等)破坏,同时应注意保证转换层上部1层~2 层不落地剪力墙的承载能力和延性,避免重力荷载和罕遇地震作用下不落地剪力墙根部的破坏;注意和加强下部框架梁、上部连梁的延性,适应罕遇地震作用下的塑性较发育发展耗能的需要。
二、带转换层的高层建筑结构设计关键问题
1、转换层主要构件设计要点
在构件设计中,应把设计重点放在加强结构的竖向整体性上,许多工程经常由于转换层上下结构质量重心偏差较大,使得整个结构的扭转效应加大,因此应适当增大角柱与边缘的剪力墙,以增强结构的扭转刚度。本工程最初考虑将前半部分剪力墙全部通过转换梁转换为框支柱落地,经过试算后发现结构整体扭转较大,经过反复调整后仍不能得到较好解决。分析后认为,由于剪力墙和框支柱的侧向刚度相差较大,修改后的结构质量重心向后偏移,使单体产生较大扭转。跟建筑协商后决定,单体两侧的剪力墙不进行转换,仍做落地剪力墙,按墙体开洞设计,尽量减少对建筑的影响,修改后扭转问题很快得到解决。
2、转换柱设计要点
转换柱是带转换层结构重要构件,受力性能与普通框架大致相同,但受力大,破坏后果严重。计算分析和试验研究表明,随着地震作用的增大,落地剪力墙逐渐开裂、刚度降低,转换柱承受的地震作用逐渐增大。因此,《高规》除在对转换柱内力进行调整外,还对其构造配筋提出了比普通框架柱更高的