梁式转换层结构设计分析.pdf

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1、梁式转换层结构设计分析胡晓京(新余市建筑设计院，江西新余338000)摘要：本文介绍了高层建筑转换层结构的设计要点，包括结构形式、抗震等级确定、结构布置和转换构件的构造要求等。重点探讨了梁式转换层结构设计的要点、可供类似工程设计参考。关键词：高层建筑梁式转换层结构设计要点1梁式转换层结构形式高层建筑结构下部受力比上部大，按常理来说，在高层建筑结构的设计中就要考虑下部的刚度要大于上部结构，采用的措施就是下部增加墙体、增加柱网，而上部逐渐减少墙柱的密度。显然，这在高层建筑设计中是不现实的，因为高层建筑的使用功能对空间要求却是下部大空间，往上部逐渐减小，

2、因此对高层建筑结构的设计就要考虑反常规设计方法。在《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

3、换大梁来支托上部结构。1．2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一梁一柱(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相对刚度和转换大梁与下部支撑结构的相对刚度影响。为弄清转换梁结构与上部墙体共同工作的性能，文献中已对转换梁承托层数对其内力的影响进行用有限元程序进行了分析，从分析结果中我们知道，对一般结构转换大梁(跨度小于12m)，上部墙体考虑三层与考虑4层、5层内力的设计控制内力差异不大于5％，故在分析计算时可只考虑计算3层。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

4、，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。主要原因：①由于转换大梁处于结构整体弯曲的受拉区，应力积分后在转换大梁中就会出现轴向拉力；②由于上部墙体竖向力作用于转换大梁时形成了拱的传力方式，这样竖向力转变成斜向力作用于转换大梁，从而在转换大梁跨中出现拉力，支座出现轴向压力的情况。2梁式转换层的结构设计要点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1然·42·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1对该工程而言，属于“高位转换”。转换层上下

5、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，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1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(框支

6、柱采用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(结构施工完毕后再用填充墙填实)，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O．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一剪力墙

7、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动为主的第一自振周期之比为O．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转换构件设计要求3．1框支柱框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要求。为保证框支柱具有足够延性，对其轴压比应严格控制。工程框支柱抗震等级为特一级，

8、轴压比不得大于0．6，对部分因截面浅谈顶管机电控系统设计余用木(厦门海投房地产有限公司，福建厦门361026)摘要：本电控