發(fā)布時(shí)間：2023-08-04 17:18:32
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)換層；探討
Abstract: this paper expounds the characteristics of the structure stress, the actual engineering for example, analyzed the conversion layers problems encountered in the design of structure, and the conversion layers structure design put forward some reasonable Suggestions.
Keywords: high building; Structure design; Conversion layers; explore
中圖分類號(hào)：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)
工程中經(jīng)常遇到的帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式即為底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu),即結(jié)構(gòu)的部分剪力墻落地,部分剪力墻在底部變?yōu)榭蚣?這種結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)是:
1) 底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)以轉(zhuǎn)換層為界,其上部所有剪力墻變形曲線相似,由水平外力產(chǎn)生的樓層剪力按各片剪力墻的等效剛度比例分配,其下部由于框支剪力墻的側(cè)向剛度急劇變小,使底層框架承擔(dān)的水平力也迅速減小,而落地剪力墻在底層承擔(dān)的水平力卻迅速增加。
2) 水平力在底層分配關(guān)系迅速改變,這種改變是通過(guò)轉(zhuǎn)換層的剛性樓板對(duì)內(nèi)力的傳遞作用而實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)換層樓板在完成上下樓層剪力重新分配的同時(shí),自身在平面內(nèi)受到很大的力,也產(chǎn)生了較明顯的平面內(nèi)變形,從而影響了關(guān)于樓板平面剛度無(wú)限大的基本假定。
3) 當(dāng)?shù)讓涌蛑е吐涞丶袅Π吹刃偠确峙渌搅r(shí),由于框支柱的側(cè)向剛度通常不到剪力墻側(cè)向剛度的1 % ,因此在計(jì)算中它所承擔(dān)的水平力是極小的。但當(dāng)轉(zhuǎn)換層樓板有變形時(shí),底層在框支柱區(qū)域內(nèi)水平位移達(dá)到最大,從而使框支柱實(shí)際受到的剪力要比理論分析所得到的剪力大得多。
以上受力特點(diǎn)表明,轉(zhuǎn)換層上下附近的受力狀況是比較復(fù)雜的,在工程設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)落地剪力墻和框支柱留有安全儲(chǔ)備。
2 工程概況及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
某舊城改造回遷樓工程建筑面積63362m2 ,總建筑層數(shù)為地下1 層,地上26層。地下1層為車庫(kù)及設(shè)備配套用房,地上1～2層為商鋪,3層～26層為住宅,建筑物總高77.8m ,地下1層整體大地盤，上部結(jié)構(gòu)劃分為五個(gè)單元。由于功能和使用上的要求,地上1～2層需要大開間,柱距6.9m,8m,因而在結(jié)構(gòu)布置上采用框支剪力墻結(jié)構(gòu),電梯間核心筒為落地剪力墻,其余為6.9m ,8m 間距的框架柱;3層以上結(jié)構(gòu)形式采用剪力墻結(jié)構(gòu),為了保證上下層結(jié)構(gòu)受力的準(zhǔn)確傳遞,在3層設(shè)梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。
3 結(jié)構(gòu)分析
1) 本工程屬丙類建筑,抗震設(shè)防烈度為8 度(0. 2g) ,場(chǎng)地類別為Ⅲ類,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,按50 年一遇基本風(fēng)壓值為0. 40kN/ m2 ,地面粗糙度為C 類。
2) 正常設(shè)計(jì)的高層建筑下部樓層側(cè)向剛度宜大于上部樓層側(cè)向剛度,否則變形會(huì)集中于剛度小的下部樓層形成薄弱層,為了防止這種薄弱層的出現(xiàn)，要求樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層的70 %或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80 %。在本工程中轉(zhuǎn)換層上一層剪力墻厚度為250 mm ,轉(zhuǎn)換層及以下結(jié)構(gòu)的剪力墻厚度加大為500 mm ,柱子截面尺寸取900 mm ×1300 mm ,1100 mm ×1300 mm 等。
3) 落地剪力墻抗剪能力驗(yàn)算。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7. 2. 1122 有:
取受力較大的一段墻肢,墻長(zhǎng)4m ,墻厚500 mm , V =6980.4kN ,M = 525.5 kN·m , N =22867.8 kN ,經(jīng)驗(yàn)算滿足抗剪要求。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問題
4. 1 合理的剪力墻布置對(duì)轉(zhuǎn)換層受力的影響
本工程的方案設(shè)計(jì)由外方承擔(dān),戶型變換較多，在與中方建筑施工圖設(shè)計(jì)配合中,為了提高建筑物的抗震性能，盡量避免了二級(jí)轉(zhuǎn)換和寬扁梁轉(zhuǎn)換,使結(jié)構(gòu)受力更合理。同時(shí)，為了發(fā)揮轉(zhuǎn)換梁與上部剪力墻的共同拱作用，我們盡量將剪力墻滿跨或接近滿跨，減少梁中支撐承托上部小墻肢的情況。優(yōu)化后的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置圖如圖1所示。
圖1 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面
4. 2 剪力墻的合理布置對(duì)上下剛度傳遞的影響
前面提到要使上下兩種不同結(jié)構(gòu)形式內(nèi)力得以準(zhǔn)確傳遞,首先要盡量避免轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)的剛度突變,這個(gè)問題可從兩方面解決,一方面減少上部剛度,即上部住宅能不設(shè)剪力墻的部位就不設(shè)剪力墻 ,另一方面加大下部剛度,在建筑使用功能允許的條件下,加大落地剪力墻以及框支柱截面,同時(shí)注意剪力墻的布局均勻、對(duì)稱。本工程轉(zhuǎn)換層同其上一層的側(cè)向剛度比為X 向1.3左右 ,Y向1.1左右，結(jié)構(gòu)受力較為合理經(jīng)濟(jì)。
4. 3 轉(zhuǎn)換梁剛度對(duì)其自身內(nèi)力、配筋及上部剪力墻內(nèi)力的影響
由于轉(zhuǎn)換層附近結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布非常復(fù)雜,一般在實(shí)際工程中首先根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求估算確定剪力墻的布置,對(duì)轉(zhuǎn)換梁的構(gòu)件尺寸進(jìn)行計(jì)算、試算、調(diào)整,有關(guān)資料表明,轉(zhuǎn)換梁斷面一般宜由剪壓比控制,以避免脆性破壞和具有合適的含箍率,本工程框架抗震等級(jí)為一級(jí),適宜的轉(zhuǎn)換梁剪壓比控制值應(yīng)為0. 08 左右。轉(zhuǎn)換梁剪壓比:
式中: Vmax ———轉(zhuǎn)換梁支座截面最大組合剪力設(shè)計(jì)值,kN ;
fc ———轉(zhuǎn)換梁混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度,MPa ;
b ———轉(zhuǎn)換梁截面的寬度,m;
h0 ———轉(zhuǎn)換梁截面有效高度,m。
在初步計(jì)算時(shí)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，Vmax=（0.4～05）G，G為轉(zhuǎn)換梁上全部重力荷載設(shè)計(jì)值。
經(jīng)過(guò)計(jì)算比較,結(jié)合建筑層高要求，本工程轉(zhuǎn)換梁斷面取600mm ×1200mm以及700mm ×1200mm。
4.4 轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法分析
轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法主要有三種：1、普通梁截面計(jì)算，直接取用高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算分析程序（如PKPM）內(nèi)力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算；2、偏心受拉構(gòu)件截面計(jì)算，將轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得出的應(yīng)力轉(zhuǎn)換成截面內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算；3、深梁截面計(jì)算，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體組合成一倒T形深梁進(jìn)行計(jì)算。
普通梁截面計(jì)算適用于轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架柱或上部小墻肢，偏心受拉構(gòu)件截面計(jì)算適用于轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架，其余情況適合采用深梁截面計(jì)算方法。本工程轉(zhuǎn)換梁承托小墻肢以及滿跨或接近滿跨墻體，故采取普通梁及深梁截面計(jì)算方法。普通梁截面計(jì)算方法直接讀取PKPM計(jì)算結(jié)果，深梁計(jì)算方法則取轉(zhuǎn)換層以上三層高度墻體與轉(zhuǎn)換梁一起組成倒T深梁，對(duì)PKPM計(jì)算結(jié)果進(jìn)行核算。
5 結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；
Abstract: With the rapid increase of China's national economic development and people's life. The owner and architect's innovative art of the reinforced concrete high-rise building development is widely used. Structure design of high-rise buildings put forward higher requirements for the engineering design, the face of such situation, should make the high-rise building structure design in the first place to study. Several problems in the structure design should pay attention to.
Key words: high-rise building; structure design;
中圖分類號(hào)：TU2
高層建筑目前在我們的城市建設(shè)當(dāng)中所占的比例是越來(lái)越大，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化也越來(lái)越多，很多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以迅猛的速度呈現(xiàn)在我們的城市建設(shè)中。建筑類型與功能越來(lái)越復(fù)雜，高層建筑的數(shù)量口漸增多，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也是越來(lái)越多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)。
1高層建筑結(jié)構(gòu)受力方面
對(duì)于一個(gè)建筑物的最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對(duì)建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。
對(duì)于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素，其原因有兩個(gè)：①較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；②側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。
與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。高層建筑的結(jié)構(gòu)受力性能與低層建筑有很大的差異。
2結(jié)構(gòu)選型階段
2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng)，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
2.2結(jié)構(gòu)的超高問題。抗震規(guī)范與高規(guī)中。對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑，因此。必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過(guò)了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。
2.3嵌固端的設(shè)置問題。于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。
2.4短肢剪力墻的設(shè)置問題。新規(guī)范中，對(duì)墻肢截面高厚比為5－8的墻定義為短肢剪力墻。且根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原則
3.1 選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)，但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。
3.2 選擇合適的基礎(chǔ)方案。礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看和參考臨近建筑資料。
3.3 合理選擇構(gòu)方案。合理的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，也就是要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡(jiǎn)捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則?？偠灾仨殞?duì)工程的設(shè)計(jì)要求、材料供應(yīng)、地理環(huán)境、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業(yè)充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行多方案比較，擇優(yōu)選用。 3.4 正確分析計(jì)算結(jié)果。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會(huì)導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果。因此設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析，慎重校核，做出合理判斷。
3.5 采取相應(yīng)的構(gòu)造措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度；考慮溫度應(yīng)力的影響力。
4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
4.1軸向變形不容忽視：高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；此外還會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。
4.2 結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)：相對(duì)于底層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
4.3水平荷載成為決定因素：①高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；②某一定高度樓房，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度變化。
5 高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題分析
5.1 結(jié)構(gòu)的超高問題。在抗震規(guī)范和高規(guī)范中，對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度以為，增加了B級(jí)高度，處理措施與設(shè)計(jì)方法都有較大改變。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過(guò)由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過(guò)，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
5.2 短肢剪力墻的設(shè)置問題。在新規(guī)范中，對(duì)墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。
5.3 嵌固端的設(shè)置問題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。
5.4 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng)，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
關(guān)鍵詞：高層；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)
Abstract: With the development of high-rise buildings, people in high-rise building design requirements are also increasing. This paper firstly outlined high-rise building design principles, the proposed high-rise building structure design and several relevant problems.
Key words: high-rise building structure; design
中圖分類號(hào)：TU973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
1、選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖：結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)，但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。
2、選擇合適的基礎(chǔ)方案：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看和參考臨近建筑資料。通常情況下，同一結(jié)構(gòu)單元不宜用兩種不同的類型。
3、合理選擇構(gòu)方案：一個(gè)合理的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，也就是要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡(jiǎn)捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則?？偠灾?，必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、材料供應(yīng)、地理環(huán)境、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業(yè)充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行多方案比較，擇優(yōu)選用。
4、正確分析計(jì)算結(jié)果：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會(huì)導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果。因此設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析，慎重校核，做出合理判斷。
5、采取相應(yīng)的構(gòu)造措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度；考慮溫度應(yīng)力的影響力。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問題分析
1、高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能。對(duì)于一個(gè)建筑物的最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對(duì)建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。
2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問題
建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡(jiǎn)面形式。在某些情況下，由于城市規(guī)劃對(duì)街道景觀的要求以及建筑場(chǎng)地的限制，高層建筑不可能全部采用簡(jiǎn)面形式，當(dāng)需要采用不規(guī)則L形、T形、十字形等比較復(fù)雜的平面形式時(shí)，應(yīng)將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對(duì)稱狀態(tài)。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的側(cè)移和振動(dòng)周期
建筑結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期問題包含兩方面：合理控制結(jié)構(gòu)的自振周期；控制結(jié)構(gòu)的自振周期使其盡可能錯(cuò)開場(chǎng)地的特征周期。
(1)結(jié)構(gòu)自振周期
高層建筑的自振周期(T 1)宜在下列范圍內(nèi)：
框架結(jié)構(gòu)：T1=(0.1—0.15)N
框一剪、框筒結(jié)構(gòu)：T1=(0.08-0.12)N
剪力墻、筒中筒結(jié)構(gòu)：TI=(0.04—0.10)N
N為結(jié)構(gòu)層數(shù)。
結(jié)構(gòu)的第二周期和第三周期宜在下列范圍內(nèi)：
第二周期：T2=(1／3—1／5)T1；第三周期：T3＝(1／5—1／7)T1。
(2)共振問題
當(dāng)建筑場(chǎng)地發(fā)生地震時(shí)，如果建筑物的自振周期和場(chǎng)地的特征周期接近，建筑物和場(chǎng)地就會(huì)發(fā)生共振。因此在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)針對(duì)預(yù)估的建筑場(chǎng)地特征周期，通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)的層數(shù)，選擇合適的結(jié)構(gòu)類別和結(jié)構(gòu)體系，擴(kuò)大建筑物的自振周期與建筑場(chǎng)地特征周期的差別，避免共振的發(fā)生。
(3)水平位移特征
水平位移滿足高層規(guī)程的要求，并不能說(shuō)明該結(jié)構(gòu)是合理的設(shè)計(jì)。同時(shí)還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，地震力的大小與結(jié)構(gòu)剛度直接相關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度小，結(jié)構(gòu)并不合理時(shí)，由于地震力小則結(jié)構(gòu)位移也小，位移在規(guī)范允許范圍內(nèi)，此時(shí)并不能認(rèn)為該結(jié)構(gòu)合理。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)周期長(zhǎng)、地震力小并不安全。其次，位移曲線應(yīng)連續(xù)變化，除沿豎向發(fā)生剛度突變外。不應(yīng)有明顯的拐點(diǎn)或折點(diǎn)。一般情況下剪力墻結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)為彎曲型。框架結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)為剪切型t框一剪結(jié)構(gòu)和框一筒結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)為彎剪型。
4、位移限值、剪重比及單位面積重度
(1)位移限值在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的輸出結(jié)果中，結(jié)構(gòu)的側(cè)移(包括層間位移和頂點(diǎn)位移)是一個(gè)重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值大小從一個(gè)側(cè)面反映出結(jié)構(gòu)的整體剛度是否合適，過(guò)大或過(guò)小都說(shuō)明結(jié)構(gòu)剛度過(guò)小或過(guò)大(或者體現(xiàn)結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的剛度是否均衡)，以致要引起設(shè)計(jì)者對(duì)其中的結(jié)構(gòu)體系選擇、結(jié)構(gòu)的豎向及平面布置合理性的再思考。
(2)剪重比及單位面積重度結(jié)構(gòu)的剪重比(也即水平地震剪力系數(shù))λ=VEK／G是體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在地震作用下反應(yīng)大小的一個(gè)指標(biāo)．其大小主要與結(jié)構(gòu)地震設(shè)防烈度有關(guān)，其次與結(jié)構(gòu)體型有關(guān)，當(dāng)設(shè)防烈度為7、8、9度時(shí)，剪重比分別為0.012，0.024．0.040；扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期
三、結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高層建筑；轉(zhuǎn)換層；梁式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract: setup of high-rise building conversion layers structure in order to meet the demand of large space, at the bottom of the part to the upper floor vertical component cannot directly through consecutive fall to the ground condition, at the same time, the internal force of upper structure is transferred to the beam transformation layer with a force directly, clearly, force transformation path clear, good mechanical performance, reliable operation, the advantages of simple structure, convenient construction. Overview in this paper, the transformation layer, the design principles of the conversion layer is analyzed, and the design method of beam type transition layer problems and correct design methods are studied.
Key words: high-rise buildings; The transformation layer; Beam transformation layer; The structure design.
中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013)
轉(zhuǎn)換層概述
建筑物某樓層的上部與下部因平面使用功能不同，該樓層上部與下部采用不同結(jié)構(gòu)（設(shè)備）類型，并通過(guò)該樓層進(jìn)行結(jié)構(gòu)（設(shè)備）轉(zhuǎn)換，則該樓層稱為結(jié)構(gòu)（設(shè)備）轉(zhuǎn)換層。目前的高層建筑多為低層商用，上部住宿的多功能要求，在低層商用要求的大空間與上部住宿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。轉(zhuǎn)換層常用的結(jié)構(gòu)形式包括梁式、空腹桁架式、斜桿桁架式、箱形和板式。 轉(zhuǎn)換層在建筑上具有提供大的室內(nèi)空。間；為建筑物提供大的入口；在高層建筑中部提供大空間等功能
二、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)原則
高層建筑中轉(zhuǎn)挨層的設(shè)置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時(shí)在轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利，故轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
1、減少轉(zhuǎn)換
布置轉(zhuǎn)換層時(shí)，當(dāng)上下主體是豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，尤其對(duì)于有框架核心筒結(jié)構(gòu)中核心筒的情況時(shí)，應(yīng)該注意使盡可能多的上部豎向結(jié)構(gòu)，并且能向下落地連續(xù)貫通。
2、傳力直接
傳力直接能夠?qū)φw結(jié)構(gòu)有很好的轉(zhuǎn)換作用，布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該盡量避免多級(jí)復(fù)雜轉(zhuǎn)換，這樣使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，而且慎重采用傳力復(fù)雜、抗震不利的厚板轉(zhuǎn)換，如上下柱網(wǎng)確實(shí)無(wú)法對(duì)齊時(shí)，盡量采用箱形轉(zhuǎn)換。
3、優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)
當(dāng)建筑功能里面考慮到抗震設(shè)計(jì)，宜優(yōu)先選擇如斜腹桿桁架(包括斜撐)、空腹桁架和扁梁等，不致引起地震作用下框支柱(邊柱)柱頂彎矩過(guò)大、柱剪力過(guò)大的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)要注意需滿足重力荷載作用下強(qiáng)度、剛度要求。
4、保證強(qiáng)度
設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)確保轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，一般應(yīng)使梁的高度不小于跨度的六分之一，才能保證內(nèi)力在轉(zhuǎn)換層及其下部構(gòu)建中分配合理，轉(zhuǎn)換梁、剪力墻柱有良好的受力性質(zhì)，能較好的祈禱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用。
5、對(duì)稱布置
梁上轉(zhuǎn)換層以上的墻和柱子應(yīng)盡量對(duì)稱布置，梁上立柱應(yīng)盡量設(shè)在轉(zhuǎn)換梁跨中，以免轉(zhuǎn)換梁變形時(shí)，在梁上立柱的柱腳處產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)角，帶動(dòng)立柱柱腳產(chǎn)生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱很大的內(nèi)力而超筋。
三、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在的問題
目前在多、高層建筑中，開發(fā)商多要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設(shè)計(jì)中也往往首先想到采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來(lái)完成上、下層建筑物功能的轉(zhuǎn)換。但一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)顯得無(wú)從下手，沒有可操作、可遵循的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)前轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)沒有相關(guān)的可遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，使設(shè)計(jì)人員難以進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計(jì)算模型確定、計(jì)算方法確定，計(jì)算結(jié)果應(yīng)用以及配筋方法的實(shí)施等一系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟。這種現(xiàn)狀與我國(guó)當(dāng)前高層建筑的迅猛發(fā)展是不相適應(yīng)的。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復(fù)雜等特點(diǎn)。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們?cè)O(shè)計(jì)的是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工費(fèi)用等有著重要影響?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方法，主要是針對(duì)形式簡(jiǎn)單、受力相對(duì)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁，對(duì)于受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換梁還沒有深入研究。即便是對(duì)于形式簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設(shè)計(jì)概念不明確，設(shè)計(jì)原則不準(zhǔn)確。對(duì)于轉(zhuǎn)換梁的配筋方法也限于用普通梁的配筋方法加以套用，造成轉(zhuǎn)換梁截面超大、配筋偏多、配筋構(gòu)造無(wú)法實(shí)現(xiàn)、施工困難等現(xiàn)象。
三、梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一般可分為4種基本結(jié)構(gòu)形式，即：梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)(包括托梁和雙向梁格)、桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)(包括空腹桁架)、箱型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
一般運(yùn)用于底部大空間的框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系.它是將上部剪力墻落在框支梁上,再由框支柱支撐框支梁的結(jié)構(gòu)體系. 當(dāng)需要縱橫向同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí),則采用雙向梁布置.梁式轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)和施工均較為簡(jiǎn)單,傳力較為明確,是目前應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換型式。它的缺點(diǎn)在于,當(dāng)上下軸線錯(cuò)位布置時(shí),需增設(shè)較多的轉(zhuǎn)換次梁,空間受力較為復(fù)雜,此時(shí)應(yīng)對(duì)框支主梁進(jìn)行應(yīng)力分析。
（一）梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)
（1）帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的空間受力體系，必須將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要組成部分，應(yīng)確定較能反映結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的實(shí)際受力狀況的力學(xué)模型，選取合適的三維空間分析軟件進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。
（2）抗震計(jì)算中，宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)少于15，且應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90％。
（3）應(yīng)采用彈性時(shí)稱分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算；必要時(shí)宜采用彈塑形靜力或動(dòng)力分析方法驗(yàn)算薄弱層彈塑形變形。
（4）8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)換構(gòu)件還應(yīng)考慮豎向地震的作用，可采用反映譜方法或動(dòng)力時(shí)程分析方法計(jì)算；近似考慮，也可取構(gòu)件重力荷載代表值的10%；
（5）轉(zhuǎn)換層是薄弱樓層，不論其豎向側(cè)向剛度是否滿足規(guī)范要求，其地震剪力應(yīng)乘以1．15的增大系數(shù)。特一級(jí)、一級(jí)、二級(jí)轉(zhuǎn)換構(gòu)件水平地震作用內(nèi)力應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.8，1.5，1.25。
（6）框支轉(zhuǎn)換中，由于轉(zhuǎn)換層以下的落地剪力墻剛度遠(yuǎn)大于框支柱，為提高剪力墻裂縫開展后框支柱的承載力安全度，應(yīng)對(duì)框支柱的剪力作相應(yīng)調(diào)整。．框支柱承受的最小地震剪力計(jì)算以框支柱的數(shù)目10根為分界，此規(guī)定對(duì)于結(jié)構(gòu)的縱橫兩個(gè)方向是分別計(jì)算的。若框支柱與鋼筋混凝土剪力墻相連成為剪力墻平面內(nèi)方向統(tǒng)計(jì)時(shí)端柱計(jì)入框支柱的數(shù)目，沿剪力墻平面外方向統(tǒng)計(jì)時(shí)其端柱計(jì)人框支柱的數(shù)目。
（7）帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)屬于豎向不規(guī)則建筑，應(yīng)特別重視轉(zhuǎn)換層以及底部加強(qiáng)部位的加強(qiáng)，體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)底層柱底”、“強(qiáng)底層墻底”等的一系列內(nèi)力設(shè)計(jì)值調(diào)整系數(shù)均應(yīng)按規(guī)范予以考慮，目的即是要重點(diǎn)加強(qiáng)以滿足前述的設(shè)計(jì)概念的第二條要求。
（二）托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)
當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算；當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時(shí)，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時(shí)應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。
（三）托墻形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)
當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開洞時(shí)，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁，此時(shí)轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法宜采用深梁截面設(shè)計(jì)方法或應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法，且計(jì)算的縱向鋼筋應(yīng)沿全梁高適當(dāng)分布配置。由于此時(shí)轉(zhuǎn)換梁跨中較大范圍內(nèi)的內(nèi)力比較大，故底部縱向鋼筋不宜截?cái)嗪蛷澠?，?yīng)全部伸人支座。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨且開較多門窗洞或不滿跨但剪力墻的長(zhǎng)度較大時(shí)，轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法也宜采用深梁截面設(shè)計(jì)方法或應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法，縱向鋼筋的布置則沿梁下部適當(dāng)分布配置，且底部縱向鋼筋不宜截?cái)嗪蛷澠穑瑧?yīng)全部伸入支座。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部墻體為小墻肢時(shí)，轉(zhuǎn)換梁基本上可按普通梁的截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉(zhuǎn)換梁的底部。轉(zhuǎn)換梁的結(jié)構(gòu)形式有很多種，目前高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程應(yīng)用也很多。一般而言，高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的分析必須按施工模擬，使用各階段及施工實(shí)際支撐情況分別進(jìn)行計(jì)算，以反映結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的真實(shí)情況。施工過(guò)程中的力學(xué)問題應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員和施工人員的高度重視。
結(jié)束語(yǔ)
梁式轉(zhuǎn)換層能夠使高層建筑在轉(zhuǎn)換層上下的墻、柱軸線擺脫了構(gòu)造上的限制，同時(shí)改善整體結(jié)構(gòu)的受力情況，使整體布局更為合理，因而適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑。實(shí)際工程中轉(zhuǎn)換層的幾何形狀和受力情況是很復(fù)雜的，因此，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題就顯得十分重要，作為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，要根據(jù)工程的實(shí)際情況，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，保證工程的質(zhì)量與安全。
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關(guān)鍵詞: 轉(zhuǎn)換層高層建筑, 類型, 應(yīng)力
Abstract: With the rapid economic development of society, the people to the requirements of the quality of the life more and more is also high, high building now has become an important for the development of modern city development strategy, because of its inherent business stay in amphibian's characteristic, the stress in the respect has special requirements, so need to convert layer to join, this paper brought conversion layers of the high-rise building structural design puts forward personal opinions and the solving methods.
Keywords: conversion layers high building, type, stress
中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一、帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
1.減少轉(zhuǎn)換
高層建筑的一個(gè)主要特點(diǎn)就是高,所以其自身的重量比較大,導(dǎo)致高層建筑的下部的框架受力集中,容易引起應(yīng)力變形。
因此,在布置轉(zhuǎn)換層的上、下主體的豎向結(jié)構(gòu)的時(shí)候,要注意盡可能多的使上部的豎向結(jié)構(gòu)能夠向下落地連續(xù)貫通,尤其是框架的核心筒結(jié)構(gòu)中的核心筒應(yīng)該上下貫通,這樣可以減輕框架的受力。
2.傳力直接
在布置轉(zhuǎn)換層的上下主體的豎向結(jié)構(gòu)的時(shí)候,要盡量使水平的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)直接傳力,避免多級(jí)復(fù)雜的轉(zhuǎn)換,慎重使用傳力比較復(fù)雜、對(duì)抗震不利的平厚板的轉(zhuǎn)換形式,如果上、下柱網(wǎng)實(shí)在沒有辦法對(duì)齊的話,可以采用箱形的轉(zhuǎn)換形式。
3.弱化上部、強(qiáng)化下部
針對(duì)帶轉(zhuǎn)換層的剪力墻結(jié)構(gòu)或者筒體結(jié)構(gòu),可以采取下面措施來(lái)強(qiáng)化下部結(jié)構(gòu):加大筒體以及落地墻的厚度、提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、必要的時(shí)候可以在房屋的周邊增加設(shè)計(jì)部分的剪力墻、壁式框架或者樓梯間的筒體、提高抗震的能力。還可以采取在不落地的剪力墻上開洞、開口或者減小墻體厚度等措施來(lái)弱化上部。
4.優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)
在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候,由于建筑功能的要求,如果不得不進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換的時(shí)候,應(yīng)該優(yōu)先選擇不易引起地震作用的下框支柱柱頂彎矩比較大、柱剪力比較大的結(jié)構(gòu)形式。例如:斜腹桿桁架、空腹桁架以及扁梁等,同時(shí)還要注意滿足在重力荷載作用下的強(qiáng)度以及剛度的要求。
二、轉(zhuǎn)換層的作用
1.轉(zhuǎn)換上、下層的結(jié)構(gòu)類型
在高層建筑中,因?yàn)槠涮厥獾墓δ芤?所以上面部分是剪力墻結(jié)構(gòu),而下面部分則是框架結(jié)構(gòu),所以轉(zhuǎn)換層的一個(gè)主要的作用就是對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,這樣才可以使下部獲得比較大的自由使用空間。
2.改變上、下層結(jié)構(gòu)的軸線和柱網(wǎng)
現(xiàn)代的高層建筑通常是商住兩用的模式,所以三層以下作為商用部分,需要空間大,墻體少,還需要有比較大的出入口,那么在轉(zhuǎn)換層上、下的結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變的情況下,就需要通過(guò)轉(zhuǎn)換層來(lái)使建筑的下面部分結(jié)構(gòu)的柱距變大,形成比較大的柱網(wǎng),這樣才可以形成比較大的出入口,以滿足商業(yè)需要。
3.轉(zhuǎn)換上、下層的結(jié)構(gòu)類型和柱網(wǎng)
高層建筑的上部的剪力墻結(jié)構(gòu)可以通過(guò)轉(zhuǎn)換層來(lái)改變成框支剪力墻的結(jié)構(gòu),同時(shí),下部的柱網(wǎng)和上部的剪力墻的軸線相互錯(cuò)開,可以形成上、下柱網(wǎng)不對(duì)齊的布置形式。
三、高層建筑轉(zhuǎn)換層的類型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1．梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳力途徑是采用墻(柱)轉(zhuǎn)換梁柱(墻)的形式,所以其特點(diǎn)是:傳力明確、直接、便于工程的計(jì)算、分析和設(shè)計(jì),而且造價(jià)比較節(jié)省。所以,這種結(jié)構(gòu)形式是目前在高層建筑中使用最廣泛的一種。
(2)設(shè)計(jì)方法
第一,托柱形式轉(zhuǎn)換的梁截面設(shè)計(jì)
當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部的普通框架的時(shí)候,在轉(zhuǎn)換梁常用的截面尺寸的范圍內(nèi),轉(zhuǎn)換梁在受力上基本和普通梁一樣,可以按照普通梁的截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算;如果轉(zhuǎn)換梁承托的上部是斜桿框架,轉(zhuǎn)換梁就會(huì)承受軸向的拉力,這時(shí)候應(yīng)該按照偏心受拉構(gòu)件來(lái)進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。
第二,托墻形式的轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)
如果轉(zhuǎn)換梁承托的上部墻體滿跨而且不開洞的話,轉(zhuǎn)換梁和上部墻體就會(huì)共同工作,它的受力特征和破壞形態(tài)表現(xiàn)為深梁,這時(shí)轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法最好采用深梁的截面設(shè)計(jì)方法或者應(yīng)力截面的設(shè)計(jì)方法,而且計(jì)算出的縱向鋼筋應(yīng)該沿著全梁高來(lái)適當(dāng)?shù)姆植寂渲谩?/p>
2.桁架式轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)梁式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層演變而來(lái)的,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:整個(gè)轉(zhuǎn)換層的承重結(jié)構(gòu)是由多榀鋼筋混凝土桁架組成,而桁架的上、下弦桿分別設(shè)置在轉(zhuǎn)換層的上、下樓面的結(jié)構(gòu)層內(nèi)部,樓層之間設(shè)有腹桿。因?yàn)殍旒芨叨缺容^高,所以其下弦桿的截面尺寸比較小。
(2)設(shè)計(jì)方法
桁架式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析上可以采用ANSYS和TAT,除了應(yīng)該滿足結(jié)構(gòu)整體的位移、抗傾覆、變形、周期等要求之外,還應(yīng)該滿足(JGJ3—2002)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的附錄E中的關(guān)于轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求。
和其他結(jié)構(gòu)形式相比較,桁架轉(zhuǎn)換層在受力上更合理,在轉(zhuǎn)換層的位置受到的彎矩和剪力都比較小,這對(duì)構(gòu)件截面尺寸的控制非常有利,不會(huì)造成比較大的剛度集中。在地震的作用下,也不會(huì)造成應(yīng)力的集中,抗震效果比較好。
3.厚板厚梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的上、下柱網(wǎng)的軸線錯(cuò)開的比較多,很難用梁直接承托的時(shí)候,則需要做成厚板,形成一個(gè)比較厚的承臺(tái)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。板式轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)是下柱網(wǎng)的布置靈活、不需要和下層結(jié)構(gòu)對(duì)齊。其主要缺點(diǎn)是:自重比較大,材料耗用比較多。
厚板厚梁式的轉(zhuǎn)換層的剛度特別大,一方面給建筑上部的結(jié)構(gòu)布置帶來(lái)方便,另一方面也使板的傳力不明確,所以受力也比較模糊,結(jié)構(gòu)在計(jì)算方面相對(duì)比較困難,采用有限元計(jì)算的時(shí)候計(jì)算結(jié)果非常繁雜,這給配筋的設(shè)計(jì)帶來(lái)很多不便。此外,從受力的角度來(lái)看,經(jīng)常需要在柱和柱、柱和墻之間加強(qiáng)配筋。從造價(jià)角度來(lái)看,很不經(jīng)濟(jì)。
(2)設(shè)計(jì)方法
帶有厚板轉(zhuǎn)換層的高層建筑可以采用三維空間的分析程序,例如TBSA,SATWE,TAT等,來(lái)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析。
四、案例分析:運(yùn)用全生命期工程計(jì)價(jià)方法評(píng)價(jià)建筑節(jié)能的合理性
現(xiàn)針對(duì)鄭州市某外墻外保溫體系,以傳熱學(xué)理論和工程經(jīng)濟(jì)學(xué)理論為基礎(chǔ),緊密結(jié)合工程實(shí)際,對(duì)聚苯板外墻外保溫體系進(jìn)行實(shí)際測(cè)算和理論分析。
1.案例概況
某置業(yè)有限公司開發(fā)的住宅項(xiàng)目小區(qū),已建工程,工程總投資1.2億元,建筑面積100000m2,其中多層住宅樓總造價(jià)4500萬(wàn)元,外墻外保溫總造價(jià)25萬(wàn)元,外墻面積31137m2,外墻外保溫做法采用聚苯板外墻外保溫體系。
2.運(yùn)用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)理論進(jìn)行實(shí)際測(cè)算
(1)該案例中外墻采用240厚磚混結(jié)構(gòu),造價(jià)為57.6元/m2,外墻外保溫體系造價(jià)為87元/m2。
3.理論分析
通過(guò)對(duì)外墻外保溫體系壽命期內(nèi)節(jié)能效益的實(shí)際測(cè)算,得出ΔLCC=165.4元/ ㎡> 0壽命期內(nèi)節(jié)約的能源成本遠(yuǎn)大于追加的保溫層初始成本87元/㎡,證明外墻外保溫體系節(jié)能技術(shù)是切實(shí)可行的。
通過(guò)這一工程實(shí)例,可以看出,在全生命期內(nèi),節(jié)能建筑的工程造價(jià)不僅沒有增加,反而節(jié)約了一大筆運(yùn)行成本,有力地說(shuō)明了節(jié)能建筑的合理性。
五、結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的不斷發(fā)展和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,相信會(huì)有更多先進(jìn)、成熟的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于節(jié)能建筑,合理進(jìn)行工程項(xiàng)目全生命期造價(jià)成本分析,將有效促進(jìn)建筑節(jié)能新技術(shù)的推廣,加速轉(zhuǎn)化理論研究成果,進(jìn)一步加快我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的步伐。
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【關(guān)鍵詞】高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)；安裝
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。合理的建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中是頭等重要的，提倡平、立面簡(jiǎn)單對(duì)稱。 “建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性”包含了對(duì)建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，承載力分布等諸多因素的綜合要求?！耙?guī)則建筑”體現(xiàn)在體形簡(jiǎn)單;抗側(cè)力體系的剛度承載力上下變化連續(xù)、均勻;平面布置基本對(duì)稱
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念及內(nèi)容：
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)而言之就是用結(jié)構(gòu)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達(dá)的東西。結(jié)構(gòu)語(yǔ)言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡(jiǎn)化出來(lái)的結(jié)構(gòu)元素。包括基礎(chǔ)，墻，柱，梁，板，樓梯，大樣細(xì)部等等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來(lái)構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡(jiǎn)潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。
1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段：
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段大體可以分為三個(gè)階段，結(jié)構(gòu)方案階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。方案階段的內(nèi)容為：根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地的抗震設(shè)防烈度，工程地質(zhì)勘查報(bào)告，建筑場(chǎng)地的類別及建筑的高度和層數(shù)來(lái)確定建筑的結(jié)構(gòu)形式。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)和要求來(lái)布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。
結(jié)構(gòu)計(jì)算階段的內(nèi)容為：
1.2.1 荷載的計(jì)算。荷載包括外部荷載和內(nèi)部荷載，上述荷載的計(jì)算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)等來(lái)進(jìn)行不同工況下的組合計(jì)算。
1.2.2 構(gòu)件的試算。根據(jù)計(jì)算出的荷載值，構(gòu)造措施要求，使用要求及各種計(jì)算手冊(cè)上推薦的試算方法來(lái)初步確定構(gòu)件的截面。
1.2.3 內(nèi)力的計(jì)算，根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來(lái)進(jìn)行內(nèi)力的計(jì)算，包括彎矩，剪力，扭矩，軸心壓力、拉力等等。四：構(gòu)件的校核。根據(jù)計(jì)算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對(duì)構(gòu)件的要求和限制來(lái)復(fù)核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求
2.1 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
2.1.1 不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)采用規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)符合下列要求：
（1）具有必要的承載能力、剛度和變形能力；
（2）避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風(fēng)荷載和抗地震作用的能力；
（3）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取多重措施予以加固。
2.1.2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系宜符合下列要求：
（1）結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位；
（2）應(yīng)具備多道抗震防線。
2.2 規(guī)則結(jié)構(gòu)的主要特征
高層建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)該規(guī)則、對(duì)稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。
2.3 規(guī)則平面布置需滿足的要求
結(jié)構(gòu)平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載，受力要明確，傳力要直接，均勻?qū)ΨQ，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑平面要力求簡(jiǎn)單規(guī)則，風(fēng)力作用下則可適當(dāng)放寬。抗震設(shè)防的建筑，平面形狀宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱、規(guī)則，以減少震害。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)
3.1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
3.1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能
（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱的原則；
（2）對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力
（3）承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
3.1.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線
（1）一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。
（2）強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。
（3）適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力；
（4）在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。
3.1.3 對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力
（1）構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)；
（2）要使樓層的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化，一旦樓層的比值有突變時(shí)，會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。
（3）要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)；
（4）在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
3.2 提高短柱抗震性能的應(yīng)對(duì)措施
3.2.1 提高短柱的受壓承載力
提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，即采用高強(qiáng)混凝土來(lái)增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強(qiáng)混凝土材料本身的延性較差，采用時(shí)須慎重或與其他措施配合使用。此外，可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。
3.2.2 采用鋼管混凝土柱
鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強(qiáng)混凝土的延性得到顯著改善。同時(shí)，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋。當(dāng)選用了高強(qiáng)混凝土和合適的套箍指標(biāo)后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱，并具有良好的抗震性能。
3.2.3 采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強(qiáng)度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強(qiáng)度，使抗彎強(qiáng)度相應(yīng)于或略低于抗剪強(qiáng)度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達(dá)到抗彎強(qiáng)度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。人為削弱抗彎強(qiáng)度的方法，可以在柱中沿豎向設(shè)縫將短柱分為2或4個(gè)柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱腳之間可以設(shè)置一些連接鍵，以增強(qiáng)它的初期剛度和后期耗能能力。
現(xiàn)階段，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論的研究與發(fā)展使建筑抗震分析在概念上進(jìn)一步走向完善，如果可以在結(jié)構(gòu)材料特性，動(dòng)力響應(yīng)，計(jì)算理論，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)諸方面得到符合實(shí)際的發(fā)展，自然會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域內(nèi)起到重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；荷載；抗震設(shè)計(jì)
1 前言
隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，城市人口的高度集中，用地緊張以及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化，促進(jìn)了高層建筑的出現(xiàn)和不斷發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給工程設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，下面就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題進(jìn)行一些探討。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)
我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，10層或10層以上或者房屋高度超過(guò)28m的建筑為高層建筑物。隨著層數(shù)和高度的增加，水平作用對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風(fēng)荷載。高層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價(jià)高低，與其所采用的結(jié)構(gòu)體系密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)體系，適用于不同的層數(shù)、高度和功能。
2.1 框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由梁和柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)，框架形成可靈活布置的建筑空間，具有較大的室內(nèi)空間，使用較方便。由于框架梁柱截面較小，抗震性能較差，剛度較低，建筑高度受到限制；剪切型變形，即層間側(cè)移隨著層數(shù)的增加而減?。豢蚣芙Y(jié)構(gòu)主要用于不考慮抗震設(shè)防、層數(shù)較少的高層建筑中。在考慮抗震設(shè)防要求的建筑中，應(yīng)用不多；高度一般控制在70m以下。
2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系
利用建筑物墻體作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結(jié)構(gòu)，稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪力墻結(jié)構(gòu)體系于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，承載力要求也容易滿足；剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要缺點(diǎn)：主要是剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，不能滿足公共建筑的大空間使用要求。此外，結(jié)構(gòu)自重往往也較大。當(dāng)剪力墻的高寬比較大時(shí)，是一個(gè)受彎為主的懸臂墻，側(cè)向變形是彎曲型，即層間側(cè)移隨著層數(shù)的增加而增大。剪力墻結(jié)構(gòu)在住宅及旅館建筑中得到廣泛應(yīng)用。因此這種剪力墻結(jié)構(gòu)適合于建造較高的高層建筑。根據(jù)施工方法的不同，可以分為：全部現(xiàn)澆的剪力墻；全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻；內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻為預(yù)制裝配的剪力墻。在承受水平力作用時(shí)，剪力墻相當(dāng)于一根下部嵌固的懸臂深梁。剪力墻的水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，以彎曲變形為主，其位移曲線呈彎曲形，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而增加。
2.3 框架―剪力墻結(jié)構(gòu)（框架―筒體結(jié)構(gòu)）體系
在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置部分剪力墻，使框架和剪力墻兩者結(jié)合起來(lái)；取長(zhǎng)補(bǔ)短；共同抵抗水平荷載，就組成了框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系。如果把剪力墻布置成筒體，又可稱為框架―筒體結(jié)構(gòu)體系?？蚣塄D剪力墻（筒體）結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力都大大提高了，在地震作用下層間變形減小，因而也就減小了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（隔墻及外墻）的損壞，這樣無(wú)論在非地震區(qū)還是地震區(qū)，這種結(jié)構(gòu)型式都可用來(lái)建造較高的高層建筑，目前在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。
2.4 筒體結(jié)構(gòu)
單個(gè)筒體可分為實(shí)腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墻組成空間薄壁筒體，即為實(shí)腹筒；框架通過(guò)減小肢距，形成空間密柱框筒，即框筒；筒壁若用空間桁架組成，則形成桁筒。實(shí)際結(jié)構(gòu)中除煙囪等構(gòu)筑物外不可能存在單筒結(jié)構(gòu)，而常常以框架―筒體結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、多筒體結(jié)構(gòu)和成束筒結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)。
2.5 巨型結(jié)構(gòu)
巨型結(jié)構(gòu)一般由兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成。第一級(jí)結(jié)構(gòu)超越樓層劃分，形成跨若干樓層的巨梁、巨柱（超級(jí)框架）或巨型桁架桿件（超級(jí)桁架），以這巨型結(jié)構(gòu)來(lái)承受水平力和豎向荷載，樓面作為第二級(jí)結(jié)構(gòu)，只承受豎向荷載并將荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力傳遞到第一級(jí)結(jié)構(gòu)上。常見的巨型結(jié)構(gòu)有巨型框架結(jié)構(gòu)和巨型桁架結(jié)構(gòu)。
不同的結(jié)構(gòu)體系所具有的強(qiáng)度和剛度是不一樣的，因而它們適合應(yīng)用的高度也不同。一般說(shuō)來(lái)，框架結(jié)構(gòu)適用于高度低，層數(shù)少，設(shè)防烈度低的情況；框架―剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可以滿足大多數(shù)建筑物的高度要求；在層數(shù)很多或設(shè)防烈度要求很高時(shí)，可用筒體結(jié)構(gòu)。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求
3.1 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
3.1.1 不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)符合下列要求：
1）應(yīng)具有必要的承載能力、剛度和變形能力；
2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的能力；
3）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取有效措施予以加強(qiáng)。
3.1.2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系尚宜符合下列要求：
1）結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位；
2）宜具有多道抗震防線。
3.2 規(guī)則結(jié)構(gòu)的主要特征
建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。規(guī)則結(jié)構(gòu)一般指：體型（平面和立面）規(guī)則，結(jié)構(gòu)平面布置均勻、對(duì)稱并具有較好的抗扭剛度；結(jié)構(gòu)豎向布置均勻，結(jié)構(gòu)的剛度、承載力和質(zhì)量分布均勻，無(wú)突變。
3.3 規(guī)則平面布置需滿足的要求
結(jié)構(gòu)平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載，受力明確，傳力直接，力爭(zhēng)均勻?qū)ΨQ，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑平面要力求簡(jiǎn)單規(guī)則，風(fēng)力作用下則可適當(dāng)放寬?？拐鹪O(shè)防的高層建筑，平面形狀宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱、規(guī)則，以減少震害。在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡(jiǎn)單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置?？拐鹪O(shè)計(jì)的B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑，其平面布置應(yīng)簡(jiǎn)單、規(guī)則，減少偏心。
4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 豎向荷載設(shè)計(jì)應(yīng)減輕自重
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意味著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
4.2 風(fēng)荷載計(jì)算
在已有研究的基礎(chǔ)上，《荷載規(guī)范》指出，垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載應(yīng)按下式計(jì)算：
（1）
式中：:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；ω0:基本風(fēng)壓（kN/ m2）；μs：風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz :風(fēng)壓高度系數(shù)；βz:z高度處的風(fēng)振系數(shù)。
（1）基本風(fēng)壓值ω0?；撅L(fēng)壓值系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10min平均最大風(fēng)速v0為標(biāo)準(zhǔn)，按ω0=1/2ρv2確定的風(fēng)壓值。它應(yīng)根據(jù)《荷載規(guī)范》中附表D.4采用，但不得小于0.3kN/m2。對(duì)一般的高層建筑，用《荷載規(guī)范》中所給的ω0乘以1.1后采用；對(duì)于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基本風(fēng)壓值應(yīng)按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。
（2）風(fēng)荷載體型系數(shù)μs。確定風(fēng)荷載體型系數(shù)μs是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，它不但與建筑的平面外形、高寬比、風(fēng)向與受風(fēng)墻面所成的角度有關(guān)，而且還與建筑物的立面處理、周圍建筑物密集程度及其高低等有關(guān)。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)建筑物時(shí)，對(duì)建筑物不同部位會(huì)產(chǎn)生不同的效果，即產(chǎn)生壓力和吸力?？諝饬鲃?dòng)產(chǎn)生的渦流，對(duì)建筑物局部則會(huì)產(chǎn)生較大的壓力或吸力。1）整個(gè)迎風(fēng)面上均受壓力，其值中部最大，向兩側(cè)逐漸減小。沿高度方向風(fēng)壓的變化很小，風(fēng)壓分布近似于矩形；2）整個(gè)背風(fēng)面上還受吸力，兩側(cè)大、中部略小，其平均值約為迎風(fēng)面風(fēng)壓平均值的75%左右。沿高度方向，風(fēng)壓的變化也很小，更近似于矩形分布；3）整個(gè)側(cè)面，在正面風(fēng)力作用下，全部受吸力，約為迎風(fēng)面風(fēng)壓的80%左右。風(fēng)荷載體型系數(shù)表中的正號(hào)表示作用在該建筑表面上的風(fēng)荷載為壓力，即力的作用方向指向作用表面，負(fù)號(hào)表示作用在該建筑表面上的風(fēng)荷載為吸力，即力的作用方向遠(yuǎn)離作用表面。
（3）風(fēng)壓高度系數(shù)μz。風(fēng)壓高度系數(shù)μz主要反映風(fēng)速隨高度變化的特點(diǎn)。
（4）風(fēng)振系數(shù)βz。風(fēng)振系數(shù)βz主要反映風(fēng)作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了動(dòng)力效應(yīng)，但在一般情況中，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將其等效為靜力作用，但考慮動(dòng)力影響，在風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)引入風(fēng)振系數(shù)。
4.3 抗震設(shè)計(jì)基本要求
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。選擇有利的場(chǎng)地，避開不利場(chǎng)地，采取措施保證地基的穩(wěn)定性；選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般框架抗震能力較差，框架―剪力墻結(jié)構(gòu)較好，剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)抗震能力高；平面布置力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，避免應(yīng)力集中的凹角和收進(jìn)；避免樓、電梯間偏置，盡量減少扭轉(zhuǎn)的影響；盡量避免建筑物豎向體型復(fù)雜、外挑內(nèi)收變化過(guò)多，力求剛度均勻，不要?jiǎng)偠韧蛔?，避免產(chǎn)生變形集中。當(dāng)頂層設(shè)置大房間、底層部分剪力墻變?yōu)榭蚣軙r(shí)，應(yīng)按專門規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)布置要受力明確，傳力途徑直接簡(jiǎn)單；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)空間整體性，增加超靜定次數(shù)，組織多道設(shè)防；保證構(gòu)件的延性，避免脆性破壞（如錨固破壞、剪切破壞等），也要采取措施防止結(jié)構(gòu)在地震中失穩(wěn)和傾覆；盡量減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地基土壓力，降低地震作用；保證足夠的剛度，滿足高層建筑結(jié)構(gòu)允許位移值的要求；調(diào)整平面形狀與尺寸，采取構(gòu)造措施和留臨時(shí)性施工縫（后澆帶）的方法，盡量不設(shè)防震縫，少設(shè)防震縫。
【關(guān)鍵詞】梁式轉(zhuǎn)換；復(fù)雜高層建筑；基本原則；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 前言
帶有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)是一種非常規(guī)的的結(jié)構(gòu)形式，由于豎向傳力構(gòu)件不連續(xù)，因此要通過(guò)轉(zhuǎn)換層將不落地構(gòu)件傳來(lái)的荷載可靠地傳遞給周圍的落地構(gòu)件，在強(qiáng)烈的地震作用下，轉(zhuǎn)換層傳遞很大的水平剪力，轉(zhuǎn)換構(gòu)件受力復(fù)雜，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全。設(shè)計(jì)時(shí)要慎重對(duì)待，采取合理的措施保證結(jié)構(gòu)的可靠性。
2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先應(yīng)該考慮選擇合適的建筑形體，建筑平面和立面應(yīng)滿足規(guī)則、連續(xù)與漸變的要求；其次結(jié)構(gòu)布置時(shí)考慮傳力途徑明確、簡(jiǎn)潔，盡可能地避免復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式和形體。
具有轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式是一種受力復(fù)雜、主要抗側(cè)力構(gòu)件沿結(jié)構(gòu)豎向布置不連續(xù)、非常不利于工程抗震的一種結(jié)構(gòu)形式。《高規(guī)》第10.1.2、第10.1.4 條明確規(guī)定：“9 度抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)采用帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)和連體結(jié)構(gòu)”；對(duì)此類結(jié)構(gòu)的平面布局也提出了宜規(guī)則的要求：“7 度和 8 度抗震設(shè)計(jì)的高層建筑不宜同時(shí)采用超過(guò)兩種復(fù)雜結(jié)構(gòu)”。本文建議遵循以下設(shè)計(jì)原則：
①減少轉(zhuǎn)換：布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，要注意盡可能多的布置成上下主體豎向結(jié)構(gòu)連續(xù)貫通，尤其是在核心筒框架結(jié)構(gòu)中，核心筒宜盡量予以上下貫通。
②傳力直接、受力明確：布置轉(zhuǎn)換層上下主體豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，要注意盡可能使水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力直接，盡量避免多級(jí)復(fù)雜轉(zhuǎn)換，更應(yīng)盡量避免傳力復(fù)雜、抗震不利、結(jié)構(gòu)質(zhì)量大的厚板轉(zhuǎn)換，避免高位轉(zhuǎn)換。
③有可靠的承載力：轉(zhuǎn)換層承受的力，尤其是豎向集中力非常大，這就要求轉(zhuǎn)換層有較高的承載能力。所以，一般的轉(zhuǎn)換大梁截面高度大，有時(shí)可達(dá) 1～2 個(gè)樓層高，另外，《高規(guī)》第 10.1.6 條規(guī)定：“結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30”。
④有足夠的豎向剛度和水平剛度；轉(zhuǎn)換層中梁的跨度大，有時(shí)是上部梁跨度的好幾倍，故而，轉(zhuǎn)換層必須具備足夠的豎向剛度，同時(shí)也要有足夠的水平剛度，以保證實(shí)現(xiàn)樓蓋在水平面內(nèi)不變形的假定。
⑤強(qiáng)化下部、弱化上部為保證下部大空間整體結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強(qiáng)度、延性和抗震能力，應(yīng)盡量強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)剛度，使轉(zhuǎn)換層上下部主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量接近。
⑥優(yōu)化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，由于建筑功能的需要而不得已采用高位轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)還宜優(yōu)先選擇不致引起框支柱(邊柱)柱頂彎矩過(guò)大、柱剪力過(guò)大的結(jié)構(gòu)形式，如斜腹桿桁架(包括支撐)、空腹桁架和寬扁梁等，同時(shí)要滿足強(qiáng)度、剛度要求，避免脆性破壞。
⑦計(jì)算全面準(zhǔn)確：將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)中一個(gè)組成部分，采用符合實(shí)際受力變形狀態(tài)的正確計(jì)算模型進(jìn)行三維空間整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。采用有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部補(bǔ)充計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以上至少取 2 層結(jié)構(gòu)進(jìn)入局部計(jì)算模型，同時(shí)應(yīng)計(jì)入轉(zhuǎn)換層樓蓋平面內(nèi)剛度，采用比較符合實(shí)際邊界條件的正確計(jì)算模型。
⑧整體結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算和彈塑性時(shí)程分析校核，應(yīng)注意對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行重力荷載下的施工模擬計(jì)算。
⑨ 跨度大于8m 的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮豎向地震作用。
3 轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法
目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法主要有:
①普通梁截面設(shè)計(jì)方法
直接取用高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算分析程序(如 TBSA、PKPM 系列、TAT 等)計(jì)算出的轉(zhuǎn)換梁內(nèi)力結(jié)果，按普通梁進(jìn)行受力構(gòu)件承載力計(jì)算。
②偏心受拉構(gòu)件截面設(shè)計(jì)方法
在《高層建筑混凝上結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)中，規(guī)定“框支梁為偏心受拉構(gòu)件，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)第 7.4.2 條的規(guī)定設(shè)計(jì)”，即偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。
按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何將有限元分析得到的轉(zhuǎn)換梁截面上的應(yīng)力換算成截面內(nèi)力，但這是一種比較麻煩的事情。分析表明，根據(jù)轉(zhuǎn)換梁的截面內(nèi)力(M、N)按偏心拉構(gòu)件進(jìn)行正截面承載力計(jì)算，根據(jù)(V)進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算。在沒有條件對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時(shí)，可采用有關(guān)表格計(jì)算轉(zhuǎn)換梁的截面內(nèi)力。
③深梁截面設(shè)計(jì)方法
實(shí)際工程中轉(zhuǎn)換梁的高跨 h/l=1/8～1/6，因此轉(zhuǎn)換梁是一種介于普通梁和深梁之間的梁，尤其是框支轉(zhuǎn)換梁，其受力和破壞特征類似于深梁。
當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托的上部墻體滿跨或基本滿跨時(shí)，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體之間共同工作的能力較強(qiáng)，此時(shí)上部墻體和轉(zhuǎn)換梁的受力如同一倒 T 形深梁，轉(zhuǎn)換梁為該組合深梁的受拉翼緣，跨中區(qū)存在很大的軸向拉力，此時(shí)轉(zhuǎn)換梁就不能按普通梁進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，但如果將倒 T 形深梁的受拉區(qū)部分劃出來(lái)按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，計(jì)算出的縱向受力鋼筋的配筋量偏少，不滿足承載力的要求。
根據(jù)圣維南原理，影響轉(zhuǎn)換梁受力特征的墻體高度應(yīng)和轉(zhuǎn)換梁的跨度有關(guān)，轉(zhuǎn)換梁跨度越大，上部墻體的高度就應(yīng)取得越高。分析表明：當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托的上部墻體滿跨或基本滿跨時(shí)，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體之間共同工作的能力較強(qiáng)，此時(shí)上部墻體和轉(zhuǎn)換梁的受力特征如同一倒 T 形深梁，轉(zhuǎn)換梁為該組合深梁的受拉翼緣，跨中存在很大的軸向拉力，此時(shí)轉(zhuǎn)換梁宜按倒 T 形深梁進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。
④應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法
對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定：
1)不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)；
2)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
3)受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
