高层建筑转换层结构设计中相关问题分析.docVIP

精品论文 参考文献 高层建筑转换层结构设计中相关问题分析 中信建筑设计研究总院有限公司 【摘　要】本文结合笔者的工作实践，阐述了高层建筑转换层结构设计原则，从而就带转换层高层建筑结构设计中相关问题进行了探讨。 【关键词】高层建筑；结构设计；转换层；结构选型；抗震构造措施 近些年来，随着城市化进程的加快，综合性高层建筑建设规模不断扩多，建筑功能的不同，其空间大小也存在较大的差异，采用单一的结构形式难以满足建筑的使用要求。而在高层综合型建筑中，转换层结构形式得到了广泛使用，这种结构形式具有底部空间大，空间使用灵活等优点。但同时也存在一定的问题及不足，如结构刚度容易发生突变、竖向构件出现不连续等问题，这样将不利于整个结构传力路线和结构抗震。因此，本文结合工程实例，针对高层综合楼转换层结构设计中相关问题进行了论述，以供同行参考。 1 概述 某高层综合楼，地上32层，地下2层，地下室层高为4.5m，商场层高为5m。是集商业、饮食、办公为一体的商业综合性建筑，地下1层为汽车库，地下2层为人防工程和设备用房。电梯间、楼梯间采用剪力墙核心筒结构，其他部分采用另一种结构体系，故需要设置结构转换层，通过转换层的设置，实现这种结构变化形式的过渡，完成各自的需求功能。 2 结构设计原则 在高层建筑转换层结构设计实践中，建筑竖向刚度时常会发生突变，在地震作用下转换层上下易形成薄弱环节，这样将不利于结构抗震措施，因此，在设计中我们应遵循以下几个方面的原则： （1）在整体结构设计中，应满足规范要求，不断加强转换层下部主体结构刚度，如采用增设剪力墙、增大竖向构件截面等措施，同时，还要减弱上部结构刚度，实现下部分的剪切刚度的协调。 （2）在高位转换时，我们应选择桁架式转换结构，以避免框支柱剪力和柱顶弯矩问题。 （3）在核心筒竖向结构构件设计中，我们应确保构件的连续贯通，传力明确。除此之外，还要不能采用多级复杂转换形式，以避免传力不明确。 （4）在高层整体结构分析时，我们要重视转换结构设计的各个环节，并建立正确的计算模型，对结构进行弹性时程分析和补充计算，同时将这两种分析结果进行对比分析。另外，还要注意对整体结构进行重力荷载下施工模拟计算；对转换结构进行局部补充计算，为模拟符合的实际边界条件，局部计算模型中至少要取2层结构。 3 概念设计 在整体结构概念设计时，我们需要注意以下几点：（1）对底部框支层的刚度进行加强。根据以上设计原则分析，在抗震设计时转换层上下结构侧向刚度比应小于2。同时，由于核心筒位置考虑，由于其位置北向刚度过大，所以需要在底部靠南的位置增设短肢剪力墙，并使刚心和质心重合，从而有利于底部刚度的提高，以达到刚度比限值要求。（2）加强转换层楼板的刚度，以确保水平荷载传递的可靠性。为了增加结构的整体性，楼板设计厚度为180mm，并采用双层双向配筋方式，控制每层的配筋率为0.25%。（3）在框支柱上布置短肢剪力墙，以减少在框支柱间设置剪力墙，加长墙肢，以降低转换大梁的弯矩和梁高。 4 结构选型与布置 在高层建筑转换层结构设计时，若选用厚板进行转换，需要考虑到以下几点问题：（1）由于板材和混凝土的用量较多，这样将会给施工带来一定的难度，同时也会增加投资成本；（2）结构受力比较复杂，计算过程也显得比较繁琐。如果采用箱形进行转换，那么，其结构具有较好的整体性，同时也能确保竖向构件的有效传力。但在结构设计上，因这种转换方式内力较复杂，加上技术储备不足，因此具有一定的设计和施工难度。而采用梁式转换层，不仅具有设计和施工简单，转换构件传力路径清晰，且经济合理。 （3）这种形式拥有自由畅通的内部空间，可以满足管线布置要求，同时，在转换梁结构受力较小的部位开洞口，以满足建筑使用功能的要求。 本工程上部住宅空间划分较多，因此需设置转换主梁和次梁，也就是说将转换层设置成二次转换；同时，为了满足建筑的使用功能要求，需要设置部分短肢剪力墙。 5 结构计算与分析 本工程采用SATWE空间有限元软件对剪力墙进行单元模拟。根据笔者的工作经验，需要对转换梁截面进行选定，并采用SATWE对整体结构进行计算，以求得转换梁的设计剪力。待得到设计剪力值后，再按照相关规定，确保该值小于0.15fcbh/0.85校核截面尺寸。本工程转换层中的转换梁最大跨度6.5m，大梁截面尺寸分别为450times;1400（mm），400times;1400（mm），450times;1100（mm）。梁宽大于200mm，梁