轉(zhuǎn)換層布置要點

1、熱點話題創(chuàng)業(yè)智慧企業(yè)戰(zhàn)略品牌商戰(zhàn)管理錦囊營銷視野職場健康區(qū)域發(fā)展人物訪談學術(shù)理論 首頁 > > 關(guān)于高層建筑中轉(zhuǎn)換層設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題的探討關(guān)于高層建筑中轉(zhuǎn)換層設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題的探討發(fā)布時間：2011-8-3大中小510010 廣東建筑設(shè)計研究院（廣州天河區(qū)） 付進喜【摘 要】本文首先探討了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布置原則，然后分析了高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)計算的一般原則，最后研究了高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意的幾個關(guān)鍵問題，供同行借鑒參考。【關(guān)鍵詞】高層建筑；轉(zhuǎn)換層設(shè)計；厚板轉(zhuǎn)換層1、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的布置原則 1.1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的豎向布置 (1)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的作用 一般而言，當高層

2、建筑下部樓層豎向結(jié)構(gòu)體系或形式與上部樓層差異較大，或者下部樓層豎向結(jié)構(gòu)軸線距離擴大或上、下部結(jié)構(gòu)軸線錯位時，就必須在結(jié)構(gòu)改變的樓層布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。因此，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可根據(jù)其建筑功能和結(jié)構(gòu)傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置，且自身的這個空間既可作為正常使用樓層，也可作為技術(shù)設(shè)備層，但應保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。 對底層大空間多塔樓的商住建筑，塔樓的轉(zhuǎn)換層宜設(shè)置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，以避免中間出現(xiàn)剛度特別小的樓層，減小震害。 （2）轉(zhuǎn)換層豎向布置 避免高位轉(zhuǎn)換。根據(jù)文獻的論述，轉(zhuǎn)換層位于3層以上時，層間位移角、剪力的分配及傳力

3、路徑發(fā)生急劇突變，易形成薄弱層，抗震非常不利。對部分框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置，7度區(qū)不宜超過第5層，8度區(qū)不宜超過第3層。轉(zhuǎn)換層位置超過上述規(guī)定時，應作專門研究并采取有效措施，6度時其樓層可適當增加；底部帶轉(zhuǎn)換層的框架一核心筒結(jié)構(gòu)和外筒為密柱框架的筒中筒結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層的位置可適當增加。 布置形式。沿高層建筑方向轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可以是分段布置，形成大框架套小框架的巨型框架結(jié)構(gòu)；可以間隔布置，形成錯列墻梁或析架式框架結(jié)構(gòu)，這種情況是要求沒有支撐障礙的寬敞內(nèi)部空間，它必須采用大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)，即采用一組三層水平構(gòu)件的梁系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)換大梁來支承主梁，再由主梁支承次梁。這里的轉(zhuǎn)換大梁起到解決大跨度屋

4、蓋和改變各主梁間距的作用，與用它來改變柱列是同一性質(zhì)；錯列剪力墻結(jié)構(gòu)也可設(shè)置于建筑物的頂部，懸掛下部結(jié)構(gòu)的荷載；疊層承托析架結(jié)構(gòu)及多層梁承托結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)加強層。當建筑物較高柔(例如框架一筒體結(jié)構(gòu))，整體剛度有可能不足時，在結(jié)構(gòu)豎向的一定部位設(shè)置水平剛性樓層(即加強層)，人為地加強結(jié)構(gòu)的整體彎曲剛度，這時轉(zhuǎn)換層可同建筑物的加強層、設(shè)備層統(tǒng)一考慮。 側(cè)向剛度比。由于剛度突變導致層間位移角、剪力的分配及傳力途徑發(fā)生急劇突變，形成薄弱層，就應控制好轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度比，抗震時不應大于2。 1.2結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的平面布置 （1）周邊柱列或角筒上 為了擴大底層入口，過渡上、下層柱列的疏密不一，則把水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件布

5、置在平面周邊柱列或角筒上（見圖a、b）。 （2）縱橫向布置 為了內(nèi)部要求盡量敞開的自由空間，轉(zhuǎn)換梁可沿橫向平行布置（見圖c）；轉(zhuǎn)換梁可沿縱向平行布置（見圖d）；當需要縱橫向同時轉(zhuǎn)換時，采用雙向梁的布置（見圖e）； （3）間隔布置，并與相鄰層錯開布置（見圖f）； （4）與建筑柱網(wǎng)協(xié)調(diào)布置（見圖g）； （5）相鄰層互相垂直布置（見圖h）； （6）懸挑布置 圍繞巨大芯筒在底層四周自由敞開時，大梁布置在兩個方向的剪力墻上，并向兩端懸挑（見圖i）； （7）其他 對角線布置（圖略）；放射性布置（圖略）。 上述布置方案的共同點都必須與相鄰層柱網(wǎng)統(tǒng)一考慮。2、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)計算的一般原則 2.1計算方法

6、(1)帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)可根據(jù)情況，按空間協(xié)同工作分析方法、三維空間分析方法或其他有效方法進行整體內(nèi)力與位移計算。此時轉(zhuǎn)換層構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)的一部分參與整體計算。 (2)巨型框架結(jié)構(gòu)可將主框架連同次級框架一起作為整體結(jié)構(gòu)進行空間分析。當次級框架梁、柱剛度較小時，也可以將次級框架作為荷載，只對主框架進行空間分析，此時次級框架只對豎向荷載進行內(nèi)力計算。 (3)底層柱上端和轉(zhuǎn)換梁(墻)宜采用平面有限單元法進行局部應力分析并相應配置鋼筋； (4)底部框支剪力墻在轉(zhuǎn)換梁附近墻體宜采用平面有限單元法進行局部應力分析，此時宜采用高精度的平面應力單元； (5)轉(zhuǎn)換平板、箱形結(jié)構(gòu)宜采用板單元或組合單元進行局部應

7、力分析。 2.2計算高度的選擇采用桿件系統(tǒng)協(xié)同工作或空間分析時，轉(zhuǎn)換梁(墻)作為梁單元考慮。當梁(墻)截面高度大于或等于該層層高時，計算中梁的位置取在梁(墻)上皮標高，下層層高取兩層之和。計算所得的柱端彎矩應乘以修 正系數(shù)，可按式1計算：(1) 式中hi轉(zhuǎn)換層層高； hi-1相鄰的下層層高。 2.3各種類型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)單元的劃分和選擇 轉(zhuǎn)換空腹析架可將上下弦作為梁單元。豎桿作為柱單元參與整體計算，斜腹桿作為斜柱單元參與整體計算，此時梁單元需考慮軸向變形。 采用組合有限單元法進行計算時，轉(zhuǎn)換平板可劃分為實體單元或厚板單元參與計算。采用桿件系統(tǒng)協(xié)同工作分析或三維空間分析方法計算時，轉(zhuǎn)換平板可作為等效交

8、叉梁系，梁的單側(cè)等效寬度可取支承之間距離的一半，但不大于板厚的6倍。 箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可按其主梁的布置方式劃分為單向或雙向I形截面梁系，梁的剛度可考慮上下翼緣的作用。I形梁翼緣單側(cè)有效寬度可取其板厚的6倍，但不應大于梁間距的一半。 按桿件系統(tǒng)分析底部框支剪力墻時，剪力墻墻肢作為柱單元考慮。計算時宜在上層剪力墻和底層柱之間設(shè)置轉(zhuǎn)換梁。墻肢與轉(zhuǎn)換梁相連接，不宜只通過拐角剛域連接上層墻肢與底層柱。 2.4轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)豎向地震的計算方法 跨度大于8m的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在8度抗震設(shè)計時，應考慮豎向荷載代表值的10%作為附加的豎向地震作用力。附加豎向地震作用力應考慮上下兩個方向的作用。 跨度大、豎向荷載大和重要的轉(zhuǎn)換結(jié)

9、構(gòu)，可進行直接輸入豎向地震波的時程分析。豎向地震時程分析宜采用并列多串質(zhì)點的振動模型梁。樓面、板應考慮豎向彎曲剛度及剪切剛度。豎向時程分析可采用下列地震記錄： 與擬建場地類型相近的實際地震波，按擬建場地特性生成的人工波。3、高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意的幾個關(guān)鍵問題 （1）.厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計算方法：三維空間分析法。帶厚板的轉(zhuǎn)換層高層建筑可采用三維空間分析程序(如TBSA, SATWE, TAT, ETABS, SAP2000等)進行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，除應滿足結(jié)構(gòu)整體的位移、變形、抗傾覆、自振特性等要求外，尚應滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)附錄E中規(guī)定的轉(zhuǎn)換層

10、上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求。 （2）厚板的內(nèi)力分析：轉(zhuǎn)換板邊界形狀不規(guī)則，荷載分布和支承條件較為復雜，一般需采用有限單元法進行詳細應力分析，可采用ANSYS軟件進行復雜樓板有限元分析。該軟件有良好的前后處理功能，能夠自動劃分網(wǎng)格和編號，計算厚板空間應力，并沿指定路徑積分得到內(nèi)力，用于厚板的承載力配筋以及抗沖切和局部承壓的驗算。 （3）厚板轉(zhuǎn)換層的構(gòu)造要求。轉(zhuǎn)換厚板混凝土強度等級不應小于C30，厚度約為柱距的1/3-1/5。 （4）為改善板的受力，在框支柱之間及剪力墻之下的板中設(shè)置暗梁，作為第二道受力防線，在板中間設(shè)置抗收縮構(gòu)造鋼筋。在厚薄板交匯處宜采用加腋過渡，并設(shè)一定配筋。 （5）厚板受彎縱向

11、鋼筋應沿轉(zhuǎn)換板上下部雙層布置，且每層每向縱向鋼筋的總配筋量不宜小于0.6，轉(zhuǎn)換板內(nèi)暗梁抗剪箍筋的配箍率不宜小于0.45。厚板端部邊緣應設(shè)置垂直鋼筋網(wǎng)，且大于等于 16200雙向。 （6）厚板在上部集中力和支座反力作用下應按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (GB50010-2002)進行抗沖切驗算并配置必須的抗沖切鋼筋。 （7）轉(zhuǎn)換層厚板上、下部的剪力墻、柱的縱向鋼筋均應在轉(zhuǎn)換厚板內(nèi)可靠錨固。轉(zhuǎn)換厚板上下層的樓板應適當加強，樓板厚度不宜小于150mmo （8）運用預應力技術(shù)在轉(zhuǎn)換厚板內(nèi)配置預應力筋，可以減小板厚，降低自重及在地震作用下的反應，有效控制層間剛度的過度突變。同時，預應力的引入對于提高厚板抗剪和抗沖切性能也是十分有效的。4、結(jié)論 近年來，國內(nèi)的高層結(jié)構(gòu)越來越多，結(jié)構(gòu)體系也越來越復雜，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系的應用已經(jīng)比較普遍，隨著計算機硬件及軟件的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的計算理論及方法也日趨完善，本文可以為同行設(shè)計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)提供一些參考。參考文獻1唐興榮.高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計與施工.北京M:中國建筑工業(yè)出版社.20082鄧磊.預應力厚板轉(zhuǎn)換層在高層建筑中的應用M.中國科技信息.2006,123劉遠.高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在豎向受力情況下