高层建筑梁式转换层结构设计与施工实例探讨.doc

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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×1800mm、1000mm×1800mm、60

2、0mm×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层折算抗剪截面面积；　　Aw——在所计算的方向上剪力墙的全部有效截面面积：　　Ac——全部柱的截面

3、面积；　　w——第i、i+1层的层高。　　按此，转换层下层柱子截面尺寸取1100mm×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

4、安全的关键结构构件。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5　　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分布，在斜裂缝出现前，与弯矩

5、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/l=3.42/1800=1/526，说明转换梁有足够的抗弯刚度。　　　　

6、(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；　　fw——箍筋抗拉强度设计值：　　Asv——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；　　s——箍筋的间距；　　b——转换梁截面宽度。　　Ho——转换梁截面有效高度　　　　(3)有关构造要求5　　根据

7、试验结果(3)，为确保转换梁在斜裂缝出现后，纵筋能起拉杆作用，形成桁架受力体系，底部纵筋不宜在跨内弯起或截断，而应全部伸入支座内，并有可靠锚固；顶部纵筋在跨中附近不宜过早截断，最好通长布置。转换梁截面尺寸较大，沿梁高应配置一定数量的水平腹筋。水平腹筋可以提供一定的受弯、受剪承载力，同时，对抑制裂缝的开展，减小温度和混凝土收缩的影响都有一定作用。转换梁截面尺寸一般由剪压比控制。根据试验结果(2)，并参照薄腹梁和深梁的截面尺寸限制条件，建议转换梁截面尺寸应满足式(1)的要求。此外，转换梁在结构中是非常重要的结构构件，是保证结构安全的关键之一，在正常使用状态，一般不允

8、许出现斜裂缝，截面尺寸还