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时间:2018-12-06
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1、建筑转换层结构设计方案的研究摘要:本文首先阐述和分析了建筑转换层结构设计原则以及相关技术标准,然后结合实际案例,从结构类型选择、转换层结构布置、计算分析结构等方面对转换层结构的布置进行了阐述。中国8/vie 关键词:建筑工程;转换层结构;设计方案 中图分类号:TU97文献标识码:A 在建筑设计领域中,转换结构的应用越来越广泛,特别是在有不同功能划分的建筑中。而转换层受力复杂,又承担上部结构的荷载,因此,转换层的结构方案布置对结构整体的安全性尤为重要。 一、建筑转换层结构设计原则以及相关技术标准 进行建筑转换层结构设计时,应当注重结构计算的合理性,
2、从全局角度出发,提高最终结果的准确性。实践期间,通常是根据受力变形情况建立求解模型,全面研究三维空间架构特征,完成计算工作。转换结构属于综合结构不可或缺的环节之一,考虑到结果的精确度,我们可以选择有限元法分级求解。具体实施阶段,不但要重视模型中的结构层数量(两层及以上),而且需要确保其边界条件和真实情况完全匹配。计算综合结构的过程中,需要通过两种或以上的力学模型确认抗震性能,而针对弹性时程的求解,应当选择弹塑性时程进行处理。高位转换期间,必须根据重力荷载环境完成结构的计算。 转换层属于高层建筑结构的重要组成,所以有关其内力分析,必须从全局出发对结构进行研
3、究与探讨。而在综合内力以及位移求解方面,可以选择两种不同的算法进行处理,即三维空间与空间关系协作分析法,以上算法的优势如下:综合计算过程中,将转换构件理解成其中的一个环节进行计算。然而,由于转换层结构竖向刚度并非均衡状态,竖向部署容易发生明显改变,因此在结构部署上,必须遵循概念设计与力学概念进行处理,同时依靠过去的经验与实践成功案例,全面分析后为结构部署冗余杆件与加强点。一般来讲,高层建筑含有转换层的情况中,我们可以借助三维分析、平面有限元等程序完成计算工作。此处需要强调一点,转换大梁在其中尤为关键,必须成为设计的重点关注对象。对于工程设计而言,我们需要借
4、助建研院提供的TBSA,TAT等软件进行大梁的分析设计,而计算上则可以将其理解成杆件,完成结构整体分析,根据上层结构作用至转换层的荷载,基于有限元法进行转换层与邻近平面的研究,最终确定配筋状况。 二、建筑转换层结构设计方案实例分析 某高层建筑工程,裙楼为商业用房,塔楼为住宅。由于根据其用途特性实现空间搭配,主要表现在主体中间环节,也就是电梯间、楼道等公用环节,可采用落地剪力墙核心筒进行处理,而其他环节应当选择合适的结构模式。遵照以上设计理念,二层顶应当选择结构转换模式,最终得到我们需要的结构类型。转换层上下楼层的结构布置如图1、图2。 3.1结构类型
5、选择 结构转换层方面,工程设计期间应当基于需求选择相匹配的类型,而本工程中,若是选择厚板转换层,因本项目处于7度设防区,转换层又位于地上三层,根据《高规》10.2.4条之规定,7度设防时,厚板转换仅在转换层位于地下室时方可采用。且转换厚板造�r高,施工困难,受力状态较为复杂,传力途径不明确,使得建筑物在转换层处出现刚度的突变,使得转换层产生的内应力较大,不适用于多震地区。但是选择箱形转换时,便可以消除以上不足,这种转换方式可以保证结构的完整性,上、下竖向构件与上层结构部署没有直接关联。但是其内力分析过程烦琐,转换层施工有一定难度,施工较为困难且造价过高。
6、因此选择梁式转换层结构设计方案更为合理。 3.2转换层结构布置 在本项目中竖向转换构件的布置有以下特点:(1)在建筑四周转换柱两侧布置短肢剪力墙,中部设置与上部结构剪力墙贯通的核心筒作为主抗侧力构件。建筑四周转换柱两侧布置剪力墙的目的有两个:一是提高剪力墙承担的地震剪力的比例;二是提高结构整体抗扭转的能力。并且有利于减小框支柱的轴力,控制框支柱轴压比≤0.6。(2)落地墙厚度设为600,控制转换层上部与下部结构的等效刚度比不大于1.3,并尽量接近1.0。 转换梁的布置应该传力直接明确,尽量避免采用二次转换,但在此工程中,上部空间划分为住宅空间,因此为
7、满足设计要求,就需要设置置转换主梁和次梁,并且为满足建筑功能要求,加设了部分短肢剪力墙。转换梁的布置需特别注意以下两点: 在上部墙肢或者转换次梁靠近转换柱较近时,转换梁端部会产生较大剪力; 上部剪力墙不能居转换梁中线布置时,转换梁也会产生很大扭矩; 问题(1)可通过梁加腋(包括水平或竖向加腋),或局部加大梁截面的方式处理;问题(2)可通过增加次梁、增加转换梁宽度、水平加腋等方式解决。 3.3计算分析结构 在对建筑结构计算分析时,其计算选择的合理性直接影响到计算结果准确性及可靠性。在此工程中选用的就是以墙元模型模拟剪力墙的SAT,转换梁的最大净跨度
8、为7.5m,大梁截面尺寸为800mm×1800mm,1000mm×
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