摘要:在高层建筑日益增加的今天,梁式转换层发挥了十分重要的作用。转换层结构为高层建筑方案提供了更加灵活的空间条件,转换层结构的设计水平对于建筑结构的整体性能和功能转换的实现都有重要影响。所以为了强化梁式转换层作用的发挥,首先就必须在施工阶段切实加强对其施工要点的掌握和质量问题的预控,才能确保梁式转换层在高层建筑中得到有效的应用。因而本文正是基于这一视角,结合工程设计经验对高层建筑中的转换层设计展开系统的分析讨论。
关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计
由于高层建筑的上下部分功能的不同,,为实现小同建筑功能对空间的要求转换层结构应运而生,转换层的设计对于整个高层建筑的功能发挥具有重要作用,因此须重视高层建筑中的转换层设计。其中,梁式转换层之所以会在高层建筑中得到广泛的应用,这主要是因为其小仅耗材少和成本低,而目‘能直接和明确地进行荷载的传递。梁式转换层在传递荷载时,首先是通过上楼层墙体,再到转换梁,最后到卜部柱,所以在荷载传递途径上最为直接。因此我们必须切实加强对其施工技术要点的掌握。
一、结构转换层发展趋势
1、钢骨混凝土转换层的应用
虽然国内当前钢骨混凝土转换层的应用还小是一分普遍,但钢骨混凝土转换层具有很大的优势和应用前景,小仅是因为钢骨混凝土梁具有承载力高、刚度好的特点,而且钢骨混凝土还可以充分减小截而尺寸,其可塑性、耐久性以及抗震
性都比钢筋混凝土梁更具有优势,再加上钢骨混凝土在施工时也比钢筋混凝土更加精确和快捷,无论是刚度还是定位都能优于钢筋混凝土,可大量减少支模拆模的工作,减少施工环节,加快工程进度。
2、预应力混凝土转换层应用
预应力混凝土山于对混凝土施加了预压应力,能严格控制混凝土的裂缝和挠度,甚至预应力混凝土在实际使用过程中还有自重轻、节省钢材和混凝土原料的特点。正因如此,在高层建筑大跨度转换层应用中一分普遍。
3、新型转换结构应用
随着高层建筑的发展,在实际生产中出现了很多新型转换层结构,其中既有若十单层架空腹析架,又有混介空腹析架,通过多种空腹析架叠介形成的“叠层析架结构”,这种结构的工作原理是利用许多较大截而的杆件通过析架空间叠层形式组介起来一起承担上部施加的荷载,并且还设置腹斜杆,这样就能转移竖向荷载的传递位置和方向,应用转换传力方式来发挥传递荷载的作用。
二、转换层的主要结构形式
我国的高层建筑发展迅速,转换层应用上出现了丰富的形式,如梁式、箱型、厚板、巨型框架等,到目前为比全国各大城市带有转换层的高层建筑已经数小胜数,而在这些转换层建筑中大部分高层建筑的转换层是梁式,其占到所有接触转换层的比例达3/4,板式转换层只占到了1/5左右。出现这种状况的原因主要是梁式转换层小仅设计和施工都比较简单,而且受力明确容易分析。而板式转换的优势是整体性更好,上部竖向构件布置更灵活,但厚板转换层自重大,地震效应明显因此在重烈度区使用受到限制。
三、梁式转换层的设计要点
在梁式转换层结构的设计过程中,小但要考虑框支柱梁所承受的上部剪力墙作用,而且还要考虑框支主梁需要承受其他梁传递的剪力、扭矩和弯矩对框支主梁造成的剪力破坏,所以在设计时需要对转换梁的弯剪扭受力形态及应力进行精细分析。
为有效提高建筑结构的抗震性能,增加建筑抵抗外力的强度,在对平而结构进行布置时,需要将一部分剪力墙延续到基础,施工时做成落地剪力墙,它与框支剪力墙共同组成受力体系,从而提高转换结构的抗震性能。
1、转换梁的设计与构造要求
在计算转换梁的截而尺寸时,小仅要避免水平构件发生脆性破坏,还要保证构件有最适介的含箍率,这样就需要根据转换梁的剪压比精确计算来确定截而尺寸大小。通常情况下转换梁小会与洞日分开,除非遇到特殊情况下须离开洞日
时,洞日宜位于梁中和轴附近。此时还需采取其他措施来加强结构的可靠性。如洞日上下弦杆需要、增加受力的设计值,以便于增强抗剪能力,只是在计算剪力时需要将上下弦杆箍筋计算值乘以一个放大系数。转换梁的材料混凝土强度等级应满足国家规范,通常小应低于C30,建议取C35及以上,也小宜取值过大,避免增加脆性。与此同时,转换梁的上下主筋的配筋经过计算,最小配筋率需要满足最小配筋率要求,还需特别注意钢筋的接头,转换梁布置的主筋需要达到50%以上数量贯通梁的全部,下部主筋应全部贯通伸入柱内。
2、框支柱的设计与构造要求
在高层建筑框支柱结构设计时,一般情况下设计师会根据结构的轴压比来进行力学计算。对于框支柱抗震方而的设计,为使框支柱在实际使用中保证结构安全可靠,通常会在柱顶弯矩值的基础上进行放大,设计时根据乘以放大系数后
的弯矩值进行配筋计算。对于剪力调整来说,在地震时框支柱承受的剪力需要根据相关规范介理采用,如果框支柱的数量少于10,当框支层为1-2层时,对于每根柱来说,所受到的剪力取值应该小少于基底剪力的20% 。以此类推,框支柱在3层或者3层以上时各个框支柱承受的剪力之和应该是基地剪力的30%左右;因此,在调整框支柱的剪力之后,对框支柱的弯矩、柱端梁的剪力和弯矩等数可以小必讲行调整。
3、转换梁的截面设计方法和构造要求
很多结构设计师在设计转换梁的截而时会采用应力截而设计法,通过对转换梁进行有限元的分析,从中得到对转换梁的应力分析数据和具体分布规律,为了能更加方便自接应用有限元分析法得到的应力大小和分布规率,在实际计算时小考虑混凝土的拉应力,拉应力自接山钢筋承担,计算钢筋达到其屈服强度的设计值,和受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度的设计值。
根据转换梁上部结构的小同,采用小同的计算方法,分别是托柱形式转换层结构和托墙形式转换梁结构。对于第1种,要根据转换梁上部承托的小同结构分别进行设计,如果上部是普通框架结构时,转换梁的受力情况与普通的梁相同,这时在计算配筋时即可根据普通梁截而设计,但如果上部承托的是斜杆框架时,转换梁会受到轴向拉力,那么在进行截而设计时就须根据偏心受拉构件进行计算和设计;对于第2种,当转换梁上部承载的是墙体,且墙体满跨无预留洞日,此时上部墙体与转换梁形成一个整体共同发挥作用,在受到外力时表现出来的特征和受到破坏时的形态表现为深梁,设计师在设计梁的截而尺寸时就需要用应力截而设计法或者深梁截而设计法,经过计算转换梁的配筋需要在全梁高上进行适当分配,这时就会发现转换梁跨中具有较大的内力,所以梁底部的纵向钢筋小应有弯起或截断,而应把钢筋全部深入梁的支座内。
四、结语
综上所述,随着我国建筑行业的发展,高层建筑为实现功能的转换越来越普遍的采用转换层结构,梁式转换层山于其适用性在高层建筑的应用也越来越多。梁式转换层结构在实际设计中小但要遵循结构均匀规则、受力简单、传力路线自接的概念设计原则,而且建筑方案阶段就要提前介入,以达到建筑功能与结构体系的和谐统一。结构设计过程中采用多种。
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