談帶轉(zhuǎn)換層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　談帶轉(zhuǎn)換層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：目前的高層建筑多為底層商用，上部住宅的多功能要求，在底層商用要求的大空間與上部住宅要求的多墻多柱的小空間之間，往往需要采用一定的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，即加設(shè)轉(zhuǎn)換層。本文從結(jié)構(gòu)布置、樓蓋結(jié)構(gòu)、整體轉(zhuǎn)換和局部轉(zhuǎn)換等方面入手，對(duì)帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述和說明，指出在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)，從而保證建筑的抗震

2、性能。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中途分類號(hào)：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑越來越多，因建筑功能需要，下部為大空間，上部樓層部分豎構(gòu)件不能直接連續(xù)貫通落地而通過水

3、平轉(zhuǎn)換構(gòu)件與下部豎向構(gòu)件連接構(gòu)成的高層建筑結(jié)構(gòu)為帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置、樓蓋結(jié)構(gòu)、整體轉(zhuǎn)換和局部轉(zhuǎn)換采取一定的設(shè)計(jì)措施來保證建筑的抗震性能。 </p><p><b>　　1 結(jié)構(gòu)布置 </b></p><p>　　帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置除應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》《高規(guī)》等對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的平面及豎向布置的規(guī)定外，還應(yīng)滿足以下規(guī)定： </p

4、><p>　　1) 不應(yīng)對(duì)邊榀剪力墻進(jìn)行框支轉(zhuǎn)換；不應(yīng)在結(jié)構(gòu)底部抽取角柱，形成托柱轉(zhuǎn)換，不應(yīng)在角部剪力墻的底部開設(shè)轉(zhuǎn)角大洞形成框支轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　2) 純框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小，地震力作用下側(cè)向變形大，下部為大空間且?guī)мD(zhuǎn)換層框架下柔上剛在地震力作用下非常容易破壞，所以必須設(shè)置落地剪力墻來提高建筑物抗震性能。 </p><p>　　落地剪力墻和框支柱應(yīng)符合下列條

5、件： </p><p>　　a．落地剪力墻應(yīng)對(duì)稱、成對(duì)布置，優(yōu)先采用型鋼混凝土剪力墻。相對(duì)普通混凝土剪力墻，型鋼混凝土剪力墻抗震性能好，耗能系數(shù)高，減少了截面面積，提高了承載力，能有效降低層最大剪力、最大位移和層間位移角。 </p><p>　　b．框支柱可以選用型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱、柱內(nèi)部設(shè)置芯柱的鋼筋混凝土柱，這些柱能有效降低軸壓比，具有承載力大，延性好的優(yōu)點(diǎn)。 </p&g

6、t;<p>　　c．轉(zhuǎn)換層周圍樓板不應(yīng)錯(cuò)層布置，不應(yīng)在大空間范圍內(nèi)開大洞口。樓梯間、電梯間處周圍的落地剪力墻應(yīng)圍成筒體。 </p><p>　　3) 轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)剛度的突變對(duì)建筑物抗震非常不利，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)該增強(qiáng)轉(zhuǎn)換層下部結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，同時(shí)減小轉(zhuǎn)換層上部的抗側(cè)剛度，最終要使轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)剛度相差不大。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)不僅與剛度有關(guān)，還與其質(zhì)量有關(guān)。結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能取決于結(jié)構(gòu)質(zhì)量、

7、阻尼和剛度。在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換層一般集中較大的質(zhì)量，其質(zhì)量對(duì)下部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性影響較大，但對(duì)上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性影響較小，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的等效抗側(cè)剛度比意義就不大了。轉(zhuǎn)換層位置越高，轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形效應(yīng)越大，轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比的作用更加有限。 </p><p>　　綜上所述，根據(jù)地震作用效應(yīng)來控制比較合理。因此建議采用轉(zhuǎn)換層下、上層結(jié)構(gòu)層間位移角比來控制轉(zhuǎn)換層下上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力和位移

8、突變。轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)層間位移角比能準(zhǔn)確反映轉(zhuǎn)換層上下部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度比、質(zhì)量比、樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力比，對(duì)抗震設(shè)計(jì)有重要的意義。 </p><p><b>　　2 樓蓋結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　2． 1 樓蓋作用及選型原則 </p><p>　　樓蓋對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)作用非常重要，作用如下： </p><p&

9、gt;　　1) 承受豎向荷載，將豎向荷載傳遞給梁、柱、墻、基礎(chǔ)。2) 提供足夠的面內(nèi)剛度，傳遞水平荷載到各個(gè)豎向抗側(cè)力構(gòu)件，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)工作。 </p><p>　　樓蓋的選型原則：1) 應(yīng)有足夠的承載力和面外剛度。2) 應(yīng)有足夠的面內(nèi)剛度，且整體性好。3) 樓蓋自重要輕。 </p><p>　　2． 2 樓蓋構(gòu)造 </p><p>　　1) 轉(zhuǎn)換層樓板在平面內(nèi)

10、承受并傳遞很大的內(nèi)力，其面內(nèi)剛度大小對(duì)大空間層豎向構(gòu)件的內(nèi)力分配影響很大，所以樓板應(yīng)當(dāng)加厚，厚度不小于180cm，且應(yīng)雙向雙層配筋，樓板中的鋼筋應(yīng)錨固在邊梁或墻體中，樓蓋建議選用雙向組合梁樓蓋，這種樓蓋自重輕，抗震性能好，能有效發(fā)揮鋼梁抗拉和混凝土抗壓作用。 </p><p>　　2) 頂層樓板厚度不小于120cm，加厚頂層樓板可有效約束整個(gè)高層建筑，使其能整體工作；普通地下室頂板厚度不小于160cm；作為上部結(jié)

11、構(gòu)嵌固部位的地下室的頂層樓板應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，厚度不小于180cm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于C30，采用雙向雙層配筋。 </p><p>　　3) 采用預(yù)應(yīng)力樓板時(shí)，應(yīng)考慮合理的施工方案，采用板邊留縫以張拉和錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，或者在板中部預(yù)留后澆帶，待張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋后再澆筑。 </p><p>　　4) 工程實(shí)際表明：在樓板上開樓梯間、電梯間、管道井以及廚房、衛(wèi)生間等的小洞，只要洞口均勻分散，則樓

12、蓋在自身平面內(nèi)仍具有足夠的剛度和良好的整體性，能很好的傳遞水平荷載，可以按照自身平面內(nèi)剛度為無限大的假定來分析建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移。 </p><p>　　5) 設(shè)計(jì)中應(yīng)避免在剪力墻兩側(cè)樓板開洞。由于假定樓板剛度無限大，計(jì)算中認(rèn)為已發(fā)揮作用，但由于剪力墻兩側(cè)樓板全部開洞，造成樓板并不能將水平力有效傳遞給此片剪力墻，實(shí)際受力和計(jì)算假定差異很大，可能會(huì)引起其他抗側(cè)力構(gòu)件的承載力不安全，所以應(yīng)使樓板洞口盡可能小，并應(yīng)采

13、取其他有效構(gòu)造措施保證水平力能可靠地傳遞到該片剪力墻上。 </p><p>　　6) 樓板開大洞削弱后，可采取以下構(gòu)造措施：加厚洞口附近樓板，提高樓板的配筋率，采用雙層雙向配筋，每層、每向配筋率不少于0.25%；洞口邊應(yīng)設(shè)邊梁、暗梁，暗梁寬度為板厚的2倍，縱向鋼筋配筋率不小于1%；在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。 </p><p>　　3 整體轉(zhuǎn)換和局部轉(zhuǎn)換 </p><

14、;p>　　整體轉(zhuǎn)換就是某一層全用作轉(zhuǎn)換，局部轉(zhuǎn)換就是某一層僅局部用來轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　3.1 整體轉(zhuǎn)換缺點(diǎn)明顯：間接傳力，傳力路徑不直接，結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)換層分為上下兩部分，上下結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變，結(jié)構(gòu)抗震性能差，地震力作用下容易形成薄弱層，大震時(shí)易倒塌。局部轉(zhuǎn)換同樣存在間接傳力、傳力路徑復(fù)雜的缺點(diǎn)，但由于只是樓層局部用來轉(zhuǎn)換，樓層剛度變化不明顯，結(jié)構(gòu)整體側(cè)向剛度變化不大，故而局部轉(zhuǎn)換對(duì)建筑的抗震性能影響

15、不大。 </p><p>　　3.2 由框支剪力墻和其他落地剪力墻滿足一定間距要求組成的底部大空間部分框支—剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)孛嬉陨系拇罂臻g層數(shù)越多即轉(zhuǎn)換層位置越高時(shí)，轉(zhuǎn)換層上下剛度突變?cè)酱?，層間位移角的突變?cè)酱?，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)也嚴(yán)重。同時(shí)造成落地墻或筒體易受彎產(chǎn)生裂縫，引起框支柱內(nèi)力增大，轉(zhuǎn)換層上部的墻體易于破壞，不利于抗震。 </p><p>　　3.3 建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層的上下樓層的剛度比是

16、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題，設(shè)置不好易造成安全隱患。轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比計(jì)算時(shí)宜綜合考慮各構(gòu)件的剪切、彎曲和軸向變形對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響。當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度尚不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60%。這一規(guī)定是為了防止出現(xiàn)轉(zhuǎn)換層的下部樓層剛度較大，而轉(zhuǎn)換層本層的側(cè)向剛度較小，此時(shí)等效側(cè)向剛度比雖能滿足限值要求，但轉(zhuǎn)換層本層的側(cè)向剛度過于柔軟。對(duì)于位于3層及3層以上的帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，規(guī)定60%作為

17、下限值是十分必要的。當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，應(yīng)按高規(guī)規(guī)定分別計(jì)算等效側(cè)向剛度比和轉(zhuǎn)換層本層與轉(zhuǎn)換層相鄰上部樓層側(cè)向剛度比，設(shè)計(jì)中應(yīng)同時(shí)滿足這兩種剛度比的限制條件。 </p><p>　　整體轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換層的高度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能影響很大，相對(duì)而言，轉(zhuǎn)換層越高，轉(zhuǎn)換層以下各層構(gòu)件的受力越不合理，延性越差，因此，剪力墻底部加強(qiáng)部位越高，對(duì)構(gòu)件的抗震等級(jí)要求越高。 </p><p>　　

18、總之整體轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)換層樓板及相鄰層樓板的面內(nèi)剛度和整體性有很高的要求。而對(duì)局部轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，對(duì)樓板的這個(gè)要求是局部性的，只要滿足局部轉(zhuǎn)換部位的水平力傳遞和整體性要求即可。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　根據(jù)建筑平面及功能要求合理結(jié)構(gòu)布置，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)