帶轉換層高層建築結構設計分析論文
【摘要】 隨著我國經濟的不斷髮展，為了滿足各種商業需求，建築工程開始向複雜的高層建築發展。為了保證建築的質量和安全性，在建築結構中大量應用轉換構件。但在使用過程中發現這種豎向構件無法連續，其結構受力複雜無規律，傳力不直接，在發生一些不確定情況。
關鍵詞：高層建築結構論文
1、引言
在進行帶轉換層高層建築結構設計時，涉及的工作內容較多，設計重點是要選擇好的方案，科學合理地佈置結構，針對建築需求，合理地設計其抗震等級，同時明確轉換構件的構造要求，嚴格按照要求進行構件施工操作，完成施工後要對梁式轉化層結構進行檢查，保證施工操作無誤。
2、案例分析
以某小區建築進行分析，其屬於高層建築，以住宅為主，同時也集中了辦公、酒店、幼兒園、商業專案，有很強的綜合性。該工程的總建築面積約100379m2，其中地下面積約16567m2，地上總面積為83812m2[1]。地下設定了2層地下室，第1層為地下車庫，地面設計了5個塔樓，分別為B1、B2、B3、B4、B5棟，利用防震縫將不同建築分開。B4棟的裙樓和塔樓，後期主要為住宅和商業用樓，裙樓頂的設計標高為23.30m，而塔樓屋面的設計高度達到了95.5m，為了保證建築的質量，在該工程中充分使用了梁式轉換層結構。對建築引數進行分析，該工程設計使用年限為50年，整體結構安全設計為一級，工程地處軟弱土層，屬於Ⅲ類場地[2]。
3、帶轉換層高層建築結構設計分析
3.1對結構進行豎向設定高層建築的設計側向剛度上小下大能有效避免出現剛度突變。但如果建築設定了轉換層結構，就不能遵循這一規律。為了解決這一問題，相關檔案以明確規定側向剛度要求。對於本工程中設計了高位轉換，因此上下的側向剛度比值接近於1。進行設計的時候，綜合考慮對這些引數的要求，設計人員作出了強化下部,弱化上部的決定，處理這一問題的方式有5種。
（1）直接和建築專業人員商量，落地使用剪力牆，如果不夠，在底部增加一部分剪力牆，但剪力牆不能向上伸展。該方式可以提高底部的剛度。在建築兩側還可設定剪力牆結構，南部有一大片W形剪力牆也落至基礎，這些措施有效地提高了底部的剛度。
（2）提高底部剪力牆的厚度。剪力牆在轉換層之下，將核心筒厚度設計為400mm，其他設定為350mm。
（3）在設定底部剪力牆時，不進行開洞，或者開一個小口，洞口過大會嚴重削弱剪力牆的剛度。
（4）為了保證結構的穩定性，可以加強底部柱、牆的混凝土強度等級，在選擇混凝土材料時，必須使用C40混凝土。
（5）減少轉換層上面剪力牆的數量，縮減牆體厚度，這樣上部存在的剛度就會被削弱，可以有效調整剛度比，減輕建築整體質量，減少框支梁承受的荷載，將結構的自振週期增大，減小地震影響力。綜合這幾種處理措施，建築有良好的穩定性。
3.2合理設定結構平面工程底部設定了框架剪力牆結構，為了避免產生過大應力，同時避免出現混凝土裂縫，整體設計體型簡單，線條規則，上部完全設定為剪力牆結構。佈置剪力牆時左右完全對稱，在南北方向剛度中心和質量中心偏差在2m範圍內，因此結構偏心率在合理範圍內[3]。剪力牆分散比較均勻，可提高建築的抗扭作用。透過資料分析得到，第一自振周圍比值為0.83，各層層間位移和水平位移小於1.4mm，完全滿足平面佈置的要求。
4、構件的設計情況分析
4.1框支柱的設計
分析透過軸壓比可以有效控制框支柱的截面尺寸，但也要考慮剪壓比要求。為了確保框支柱有很好的延展性，必須嚴格控制軸壓比。設計抗震等級為一級，因此軸壓比值要小於0.6，如果截面尺寸較大，容易形成短柱，為了保證整體質量，結構合理性，要求比值小於0.55。除此之外，配箍率和柱的截面延性有很大關係，在各項條件影響下，框支柱的配箍率比普通框架大很多。設計人員要求箍筋大於準，對其進行完全加密，同時要求配箍率大於1.5%。本工程中部分框支柱還兼做剪力牆端柱,針對這一情況，要求約束邊緣構件配箍特徵值大於0.2，配箍率大於1.82%。框支柱在轉換層結構中非常重要，可以增加建築的安全係數。在計算過程中，無論是柱端彎矩還是柱端剪力都必須乘以增大系數,每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。在使用軟體計算時，一般都設定樓板剛度為無限大，因此，水平剪力根據豎向剛度進行分配。框支柱的剛度大於底部剪力牆剛度，導致框支柱的剪力非常小。但是在實際施工中，可能會出現樓板變形，或剪力牆發生嚴重裂縫，導致其整體剛度下降，增加框支柱的剪力[4]。針對這一問題，規定框支柱剪力增大範圍，必須滿足在相關規定範圍內，否則稽核不透過。除此之外,保證轉換層上下有良好的連線,框支柱上部牆體範圍內的縱筋應伸入上部牆體內一層，在其他的牆體範圍外，縱筋需要水平錨入轉換層的梁板內,這種方式完全符合錨固要求。
4.2框支梁的'設計
分析框支梁的截面尺寸設計需要考慮剪壓比,寬度必須大於上牆厚的2倍，不能小於400mm。框支梁的高度要大於跨度的1/6，框支梁的梁寬為800mm。在整個建築結構中，框支梁會承擔巨大的壓力，而且處於受力最複雜的環境中，在上下層荷載傳輸中起到樞紐作用，也是框支剪力牆抗震效能的有力保障。框支梁縱筋配筋率必須大於0.4%。滿足設計、計算的條件下,其配筋率必須大於0.8%。設定框支梁的時候，一般都會設計成偏心受拉構件,在該梁中有一定的軸力作用，為了保證其剛度，需在其內部設定足夠數量的腰筋。該工程採購了準18mm的腰筋,沿著梁的高度方向，控制其間距在200mm範圍內,在錨入到支座內的時候，必須保證連線的可靠性[5]。框支梁受到的剪力非常大,在應對抗震中發揮著重要作用。設定的位置也十分關鍵，因此對框支梁設計中，更加註重強剪弱彎原則，當縱筋有一定的富餘後,設計中就更應該加強箍筋，保證整個構件系統的穩定性。在該工程中採用了準箍筋，對六肢箍要進行加密,要求對其的配箍率在1.15%以上,這是整個結構設計的結果，可以有效保證結構的安全性[6]。
4.3對轉換層樓板的設計
分析轉換層將框支剪力牆結構分離成上下2個部分，其內力分佈都是不同的，上部樓層出現的水平力一般都根據每片剪力牆情況，按照一定的剛度比例進行分配。對於下部樓層而言,落地剪力牆和框支柱在剛度方面有一定的差距,在落地剪力牆上集中體現了水平剪力,也就是在轉換層位置其荷載分配情況發生了突變。處於轉換層內的樓板會承擔上下2部分剪力，要對承擔的剪力重新分配。施工中要注意，樓板平面方向受力很大，會發生嚴重變形，因此在轉換層處設定的樓板，一定要加強剛度，提高其承載力，避免過大的變形。在該工程中對轉換層樓板施工中，為了保證其剛度，使用的混凝土型號為C35,厚為200mm[7]。
5、結語
透過對轉換層高層建築結構設計分析，發現與其他結構相比，轉換層高層建築結構設計存在一定的複雜性。為了保證建築工程質量，必須考慮多種影響因素，綜合分析判斷。在工程設計中，主要做好建築等級的設定、結構的設計、結構平面的設計、框支柱的設計、框支梁的設計及轉換層樓板的設計。轉換層結構具有複雜及工程量大等特性,設計人員必須重視,從而最佳化設計流程，提高設計效果.
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