高层建筑梁式转换层结构设计分析

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1、高层建筑梁式转换层结构设计分析：本文以现有梁式转换层设计理论为基础，通过分析梁式转换的结构形式和受力特点，得到梁式转换结构设计的受力性能与设计原则，提供了切实可行的实践经验，对实际工程的设计具有一定的参考价值。　　关键词：高层建筑；梁式转换层形式；结构设计　　Abstract:thisarticletypeconversionlayersbasedonthetheoryofthedesign,throughtheanalysisofthestructureoftheconversionbeamformandmechanicalcharacteristics,getbeamt

2、ypeconversionstructuredesignoftheforceperformanceanddesignprinciples,providethefeasiblepracticeexperience,totheactualengineeringdesigntohavethecertainreferencevalue.　　Keytypeconversionlayersforms;Structuredesign　　　　　　：[TU208.3]：A：　　1梁式转换层结构形式　　实际工程中应用的梁式转换层结构有多种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。在《

3、高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中，规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不易小于400mm；当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6；非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知，采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。　　1.1梁式转换结构受力机理分析　　梁式转换层结构的传力途径为墙—梁—柱（墙）的形式，传力直接，便于分析计算。转换大梁的受力主要受上部剪力墙刚度、剪力墙与转换大梁的

4、相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何，只要墙体有一定长度，转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小，同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。　　2梁式转换层的结构设计　　2.1结构竖向布置　　高层建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此,因此文献[1]对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言,属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于1,不应大于1.3。在设计过程中,应把握的原则归纳起来,就是要强化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下几种:　　1）与建筑专业协商,

5、使尽可能多的剪力墙落地,必要时甚至可在底部增设部分剪力墙（不伸上去）。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外,还与建筑专业协商后,让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。　　2）加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中,核心筒部分的厚度取为600mm,其余部分的厚度取为400mm。　　3）底部剪力墙尽量不开洞或开小洞,以免刚度削弱太大。　　4）提高底部柱、墙混凝土强度等级,采用C50混凝土。　　5）适当减少转换层上部剪力墙数目,控制剪力墙厚度,并可在某些较长剪力墙中部开结构洞,以弱化上部刚度。弱化上部刚度不仅对控制刚度比有利,还可减轻建筑物重量,减小框支梁承受的荷

6、载;增大结构自振周期,减小地震作用力。工程综合采用上述几种方法后,转换层上下刚度比在X方向为0.725,在Y方向为0.813,满足规范要求,效果良好。虽然上下部刚度比满足要求,但毕竟工程仍属于竖向不规则结构,转换层及其下各层为结构薄弱层,因而应将该两层的地震剪力乘以1.15的增大系数。　　2.2结构平面布局　　工程底部为框架—剪力墙结构,体型简单、规则;上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上,东西向完全对称,南北向质量中心与刚度中心偏差不超过2m,结构偏心率较小。除核心筒外,其余剪力墙布置分散、均匀;且尽量沿周边布置,以增强抗扭效果。查阅计算结果,扭转为主的第一自振周期与平

7、动为主的第一自振周期之比为0.85,各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.3,均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理,抗扭效果良好。　　3梁式转换层结构的设计与构造　　由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙,其传力途径多次转换,受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外,还需要承受梁传给的剪力,扭矩和弯矩,框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抗震能力,在进行结构平面布置时,可以将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。