浅析某工程的结构转换层设计__墨水学术,论文发表,发表论文,职称

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:135

副标题#e#摘要：近年来，随着我国经济的持续快速发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、综合化和全面化，较为常见的形式是以上部为小开间的民用住宅，下部为大开间的商场或公共娱乐场所。为了满足建筑要求，在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，转换层的建筑结构应运而生，并在近年来得到较为广泛的应用。下面结合工程实例，就结构转换层设计的要点进行了浅析。
　　关键词：高层商住楼，板式，结构转换，设计，计算
　　1、结构转换层定义及其布置原则
　　①定义：建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，则该楼层即称为结构转换层。
　　②布置原则：在正常的情况，当高层建筑下部楼层竖向结构轴线距离打大或上、下结构轴线错位或下部楼层竖向结构体系或形式与上部层差异较大时，就必须在结构改变的楼层布置水平转换构件，即转换层结构。因此，转换层可根据其建筑功能和结构传力的需要，在高层建筑高度方向一处或多处灵活布置(也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层)，而且自身的这个空间即可作为正常使用楼层、也可作技术设备层，但应保证转换层上、下层剪切刚度比的要求，以防止沿竖向刚度过于悬殊。当建筑较高(例如框架一筒体结构)，整体刚度有可能不足时，在结构竖向的一定部位设置加强层，人为地加强结构的整体弯曲效应。这时，转换层可同建筑物的加强层、设备层等统一考虑。对大底层多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，并加大裙房屋面梁、板截面尺寸，以避免中间出现刚度特别小的楼层，减小震害。沿建筑物高度方同转换结构可以是分段布置，形成大框架套小框架的巨型框架结构:可以间隔布置，形成错列墙梁或桁架式框架结构一错列剪力墙结构;也可议置于建筑物的顶部，悬挂下部结构的荷载等。
　　2、工程实例概况
　　该工程为广东省某高层商住综合楼，地下一层，地上二十八层，总高为：91.5m，总建筑面积为30000m㎡，工程采用框架剪力墙结构，转换层设于裙楼顶，即第6结构平面处，采用板式转换，板厚2.3m，上部剪力墙间距较大位置局部挖空，挖空部分板厚0.5m.，工程中利用电梯井组成落地核心筒，落地墙比例为60%。结构采用全现浇，下部边角方柱在转换层以上转化成转角柱直伸至结构顶部。
　　2.1结构转换层设计
　　2.1.1设计原则与要点
　　①贯通竖向体系的落地抗侧力构件(如剪力墙、筒、柱)的比例，在非抗震设计时不少于30％，抗震设计时不少于50％，并尽可能连结成落地筒体，以提高下部结构体系的整体抗弯、抗剪、抗扭能力。
　　②落地抗侧力构件的间距L在非抗震设计时L<3B（B为平面宽度)且<36m:6.7度抗震设计时L≤2.5B且≤30m，按8度抗震设计时L≤2B且≤24m。
　　③转换层上下楼层剪切刚度之比r宜等于1，非震设计时r≤3，抗震设计时r<2。r﹦Gi+1Ai+1hi)/GiAihi+1)A=Aw+0.12Ac式中：Gi、Gi+1为第i、i+1层混凝土的剪变模量；Ai、Ai+1为第i、i+1层的折算抗剪截面面积；Aw为计算方向上剪力墙全部有效截面的面积；Ac为全部柱截面的面积；hi、hi+1为第i、i+1层的层高。实例1.2的剪切刚度比r分别为1.23和1.35。
　　④转换层上、下楼层等效抗弯刚度EIeg宜相等。
　　⑤转换层尽量设在低层而避免设在高层，即争取实现低位转换。因转换层一般质量较大，当地震力作用于结构时，高位转换会出现较大惯性力，从而增大对整体结构的不利影响。
　　⑥加强转换层刚度，确保水平荷载的可靠传递。
　　⑦重视构造措施，增强建筑结构的整体性，确保横、竖向体系的可靠连接，提高整个结构空间协同工作的能力。
　　2..2基本措施
　　①与建筑设计相互协调，结合封闭式开间的布置(如楼梯、电梯或某些叫上下连通的设备间)，均匀对称设置落地构件#p#副标题#e#，尽量使其质量中心与刚度中心相近。
　　②通过提高落地构件的强度等级，并适当加大截而尺寸，采用钢与混凝土组合构件(如钢管柱、劲性柱等)等方法，增强抗侧力构件在转换层以下的抗弯、抗剪刚度。
　　③劲性(钢骨)混凝土组合构件截面刚度可近似取为型钢截而刚度和混凝土截而刚度之和。
　　④转换层楼而应避免大开洞，如必须开设，则尽量远离边缘，并通过增设连系梁(板)、周边加设暗梁等方法减少楼层刚度的损失。转换层板厚般>180mm。强度等级>C30.相邻上下楼层板厚也宜适当加强。
　　⑤带转换层的建筑宜采用现浇结构，独立墙肢尽可能设置翼缘，大转角处宜设置转角墙柱。
　　2.3厚板转换计算
　　①整体计算
　　转换层厚板根据轴线布置按等效交叉梁系参与整体计算。梁宽取支承柱网间距，即每侧宽度半，并小超过板厚的6倍。
　　②局部计算
　　转换厚板可采用板单元，组合单元或交叉梁系进行内力分析。
　　3、工程设计中应注意要点
　　①结构布置尽量左右对称，加强薄弱部位楼板的厚度及配筋；在结构整体分析中，考虑薄弱部位楼板平面内变形对结构受力的影响；通过调整剪力墙的布置方式，使结构质心和刚心接近，避免扭转；平面尽量布置规则。
　　②控制风荷载和地震作用下结构层间位移角，地震作用要满足规范对地震基底剪力与重力荷载代表值限制；控制结构底部加强区剪力墙及其他部分剪力墙、框支柱及非框支柱轴压比。
　　③适当加强框支剪力墙转换层以下竖向构件的配筋率。按《高规》验算结构抗覆和整体稳定；采用现浇钢筋混凝土楼板，增强结构整体性；围护材料选用新型轻质材料，有利于减轻建筑自重，减小地震反应。
　　④转换层必须有足够的刚度与承载能力，保证可以将上部的垂直力与水平剪力可靠地传到下部的柱和落地剪力墙上去。
　　⑤构造设计时要加强转换层结构的刚度和整体性，和提高转换构件的承载能力和变形能力厚度和配筋。转换层楼板厚度h=250mm，上、下层均取h=180mm。
　　4、总结
　　我们在工程实践中，对于如何合理选用结构转换形式，似乎尚未有统一的一个准则，而是需要我们工作人员根据具体情况作出具体分析的，在一般的情况下应先考虑满足建筑功能需要，其次是兼顾建筑美观的要求，最后再是经济合理性。然而，板式转换结构随着转换层位置的提高，结构是否也表现出同样的动力特性及反应，这也是值得大家讨论的。
　　参考文献:
　　【1】赵西安,高层建筑结构实用设计方法[M]上海:同济人学出版社1992；
　　【2】国家标准GBJ50011-2001，建筑抗震设计规范［S］；