摘要:随着我国社会经济建设快速进步与发展,城市化建设进程日益推进,高层建筑工程建设规模日益扩大,基于此,文章主要通过对高层建筑中的梁式转换层结构设计有何功能与设计原则进行讨论,从而对梁式转换层有哪些技术要点以及如何进行施工设计展开深入的分析,希望为有关专业人士带来一定的参考与借鉴。
关键词:高层建筑;梁式转换层;结构设计
在高层建筑工程中,其中的大部分都是呈现出低层商用加上层住宿的结构,因此,低层商用区域常常采用大空间结构,而上层住宿区域常常采用多墙多柱形式的小空间结构,而转换层的意义就在于在两种结构之间进行转换处理。而梁式转换层也因为具有受力明确、施工过程简单快捷以及传力路径明晰等众多优点,成为了众多转换层结构当中应用最为广泛的一种。使用梁式转换层可以充分保障建筑稳定可靠,同时还使得建筑结构设计得到优化,从而使得项目的经济利益得到增加。以下主要围绕着梁氏转换层的主要功能展开简单的分析与探讨:
一、梁式转换层的主要功能
尽管高层建筑的下部结构构件常常较为密集,但建筑高度越高,其上部结构的受力构件密度越低,从建筑的整体来看,它的内部构件往往是上疏下密。在高层建筑的空间分布中,下部常常被设置为商业区域,而上部建筑则大多被规划成居住区域,使用功能上的不同决定了上下部结构之间在受力情况方面有很多的不同之处,因此,在上下部结构之间的应力传导如果出现问题,就极有可能造成受力不均衡以及应力过于集中等问题的出现。而应用梁式转换层,可以有效改善高层建筑受力。通过传到上部荷载到底端,梁式转换层可以使荷载分布更加均衡,进而使得建筑整体结构更加稳固,安全性也能够得到更好的保障。
二、梁式转换层结构的设计原则
在高层建筑的具体项目施工过程当中,在设计梁式转换层结构时通常应当遵循以下五大原则:
(一)尽量减少竖向构件
竖向构件的滥用,会使得所使用的结构柳编件的数量减少,从而在高度的不断增加中逐渐削弱转换层的结构刚度,致使转换层发生突变,建筑结构也更加难以抵抗地震等灾害。
(二)对称设置转换柱与剪力墙
在转换柱与剪力墙的设置过程中,应当对其进行对称放置,并且将梁上立柱变为梁跨中,从而使得转换梁在变形时不会导致立柱柱脚转角太大或者弯曲。
(三)保持转换层下部主体结构刚度达标
如果转换层下部的主体结构的刚度不足,就难以保障建筑物的抗震性能、刚度以及延性达到标准,转换层也将因此而弱化上部结构刚度,只有平衡好上下部结构之间的变形和刚度,才能保证建筑稳定。
(四)保证转换层刚度
通常来讲,在设计梁的高度时应使其不小于跨度的12%,进而科学合理地分配下部构件与转换层,使剪力墙柱及转换梁受力性能更佳,从而实现更好的结构转换。
(五)合理设置转换层结构位置。
如果转换层结构的位置太高,就有可能导致框支剪力墙结构刚度不足,使得建筑的抗震性能受到较大的负面影响。而在高位转换时,又要考虑好轴向变形刚度、弯曲刚度、剪切刚度等。此外还要保证落地剪力墙的间距符合规范。
三、梁式转换层结构设计技术要点
在高层建筑工程的施工中,设计梁式转换层结构通常应当注意以下三个要点:
(一)截面设计
在进行截面设计时,要先对梁的受力性能进行合理分析,并考虑转换层的受力形式。通常来讲,转换梁的截面设计有两种形式,分别是柱型和托墙型。柱型式既需要对截面尺寸进行精确计算,又应当对配筋问题进行充足的考虑。在具体的设计当中,可以依照剪压比来对转换梁截面尺寸进行计算,从而大大降低脆性破坏出现的可能性。此外,还应当注意把截面的含箍率控制在合理区间。同时,在转换梁上开洞的情况应当尽量减少,如果必须要开洞,就需要把洞开在梁中及轴周围,并在相关位置加密箍筋,从而使整体结构更加具有抗剪能力。倘若洞口的内力过大,就必须要再额外用型钢构件进行加固处理。混凝土强度等级应当符合相关标准。深梁设计通常在建筑上部墙体满跨时使用,从而确保框架转换梁和墙体协同。框架转换梁的跨中部分较为特殊,如果要对其轴向拉力进行计算,就要采取特殊的计算方法,而不能采用通行的计算方法。在计算时,应当适度把纵筋配筋量增高。
(二)框支柱设计
在具体的建筑项目的设计过程中,应当依照高层建筑设计中的地震承受级别并与实际情况相结合,调整实际系数,使受力得到放大,并通过有关数值对梁式转换层框支柱进行计算。框支柱决定了框支层的相关数值,例如类型和层数等,在高层建筑使用超过10根以上的框支柱时,应当在框支层中拿出一到两层,框支柱受力总和必须要保证小于基地受力的20%,从而使得梁式转换层更加稳定,其作用得以充分展现。不同结构的框支柱在框支层、剪力、受力等诸多方面也存在着很多差别,所以在具体的设计环节当中,必须要依照框支柱的设计计算出梁式转换层参数。
(三)框支梁设计
与梁式转换层中的其它结构相比,在设计框支梁时需要格外注意计算其有关参数,并详细分析其分析受力情况。在高层建筑中框支梁既要承载双层结构带来的载荷力,又要承受传输框支梁产生的内部受力。此外,由于框支梁截面会对梁体的稳定性产生极大的影响,所以必须要合理设计框支梁。在具体的设计当中,要对框支梁的高度参数结合跨度设计进行计算。而主要通过高层建筑的墙体来计算,一般来讲,框支梁的宽度应当达到两倍的墙体厚度。总的来说,梁式转换层内的框支梁这一复杂结构应当在对各项参数进行设计时保持严谨的态度,从而最大限度地发挥框支梁的级配受力。
结语:
综上所述,随着我国经济的飞速发展,以及城市化建设的快速进步,在我国的许多城市都出现了高层建筑项目的数量飞速增长的局面,城市天际线的最大高度也在被不断刷新。高层建筑越来越繁多的种类和越来越丰富的使用功能也使得建筑结构越来越复杂,而梁式转换层的应用使得高层建筑的稳定性得到重要保障,在如今的高层建筑工程当中发挥着重要作用。使得不同区域之间可以有效进行转换,从而使得上下结构受力均匀,建筑物更加稳定。正因为这些优点,梁式转换层在高层建筑工程中的应用也越来越广泛。在应用梁式转换层时,必须要遵循有关的设计原则,科学合理地进行设计。此外,还应当注意有关技术要点和难点,使截面、框支柱和框支梁等各个部件的作用得以充分发挥,又不至于因载荷过大而出现问题。
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