针对主次梁转换建筑的结构工程设计

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1、针对主次梁转换建筑的结构工程设计针对主次梁转换建筑的结构工程设计　摘要：文章通过作者多年工作经验并结合实际案例，主要探讨了次梁转换结构在工程设计中出现的问题，提出相关改进措施及建议，为类似工程提供借鉴。　　　　本工程地下两层,地上五栋三十一层。地下室为车库和设备用房,首层为商场,二、三层为办公楼,四层为会所兼作转换层,要求有较大的空间,采用框架剪力墙结构;五至三十一层为住宅,采用剪力墙结构。四层以上墙体除楼、电梯间墙体落地以外,其余墙体均未落地,其内力需经转换构件来传递。由于厚板转换传力路线不清晰、受力复杂、质

2、量巨大,会引起转换层附近构件应力集中现象严重,同时造价较高,故采用主次梁转换(两栋典型的双塔结构平面见图1～图3)。　　主次梁转换层受力明确,施工相对简单,同时,在转换梁受力较小部位可以开设合适的洞口,容易满足建筑功能和设备管线布置的要求。转换层层高,转换主梁最大截面为1300mm×2800mm,典型转换主梁截面为800mm×2500mm,典型转换次梁截面为600mm×2200mm和800mm×2200mm；转换层板厚取为200mm,转换层下层板厚取为150mm。转换梁承托上部剪力墙,混凝土强度等级为C45。　

3、　⑴本工程属丙类建筑,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为,设计地震分组为第一组,100年重现期的基本风压值ω0=/m2,地面粗糙度C类,建筑体形系数μs=。采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发的SATWE(空间杆-墙板元模型)和TAT(空间杆-薄壁杆系模型)程序进行结构计算,并采用PM2SAP分析楼板应力,其结构自振周期、剪重比、基底剪力、位移及倾覆弯矩计算结果列于表1～表4。　　⑵正常设计的高层建筑下部楼层侧向刚度宜大于上部楼层侧向刚度,否则变形会集中于刚度小的下部楼层而形成薄弱层,为了防止

4、这种薄弱层的出现,《高规》要求楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。在本工程中转换层上一层剪力墙厚度为200～350mm,混凝土强度等级为C40,转换层及以下结构的剪力墙厚度加大为600mm,柱子截面尺寸取1000mm×1000mm,1500mm×1300mm等,混凝土强度等级为C45,得到转换层同其上一层的侧向刚度比为X向,Y向。　　《高规》规定,底部大空间层数大于1层时,其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比γe宜接近1,非抗震设计时γe不应大于2,抗震设计时γe不应

5、大于,本工程转换层上、下层结构的等效侧向刚度比γe为X向,Y向为。　　侧向刚度规则性由层间位移角比值控制,即该层的层间位移角θi=(Δi-Δi-1)/hi大于相邻上一层的倍或大于其上相邻三个楼层层间位移角平均值的倍时为侧向刚度不规则,其中,Δi、Δi-1为第i层、i-1层水平弹性位移,hi为第i层层高。本工程转换层的层间位移角同其上一层的层间位移角比为X向,Y向。　　⑶结构平面布置应减少扭转的影响,本工程的扭转规则性分析见表5。　　⑷从表6可见,转换层剪力墙在常遇地震作用下剪应力水平(V/fcbh0)为,转换层

6、上一层剪力墙剪应力水平为,可以保证在常遇地震作用下剪力墙不发生剪切破坏；在工程界,最近提出了弹性水平地震作用增大系数法来设计转换结构,该方法的基本思想是:假设结构在罕遇地震作用下仍处于弹性状态,根据规范给出的多遇地震和罕遇地震的水平地震影响系数最大值αmax的比值来放大多遇地震作用下的水平地震作用,而此时将荷载分项系数和材料分项系数取。则设计转换结构时的内力组合为G+βE=G+,其中G为重力荷载作用代表值,E为多遇地震作用下的水平地震作用标准值;而与此内力组合对应的转换结构设计采用材料的标准值而不是设计值。采用

7、这种方法可以得出在罕遇地震作用下,转换层剪力墙的最大剪应力水平仅为,可以保证在规范规定的罕遇地震作用下剪力墙不发生剪切破坏。　　⑸通过PMSAP对转换层楼板应力分析结果可见:在常遇地震作用下,楼板最大主拉应力为　　根据建设部关于《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的要求,本工程属于超限高层建筑,结合本工程设计总结了以下带主次梁转换层的高层建筑结构设计的主要抗震措施。　　⑴保证大空间层需求的裙房有足够的刚度,防止沿竖向刚度变化过于悬殊,严格控制转换层上下结构的侧向刚度比。抗震设计时,转换层结构侧向刚度不小

8、于其上一层结构侧向刚度的70%,根据《高规》附录E控制转换层上下结构等效侧向刚度比宜大于,不应大于。同时应保证一定比例的剪力墙落地,加大落地剪力墙的厚度,提高落地剪力墙混凝土强度等级,减小洞口尺寸,使纵横墙尽量连接形成筒体。　　⑵加强转换层楼板平面内的整体性和侧向刚度,采用现浇混凝土楼板,板厚取为200mm,同时加强转换层上、下一层楼板平面内刚度,板厚取为150mm；结构布置尽量左右对