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帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結構設計分析論文
【摘要】 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為了滿足各種商業(yè)需求，建筑工程開始向復雜的高層建筑發(fā)展。為了保證建筑的質(zhì)量和安全性，在建筑結構中大量應用轉(zhuǎn)換構件。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)這種豎向構件無法連續(xù)，其結構受力復雜無規(guī)律，傳力不直接，在發(fā)生一些不確定情況。
關鍵詞：高層建筑結構論文
1、引言
在進行帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結構設計時，涉及的工作內(nèi)容較多，設計重點是要選擇好的方案，科學合理地布置結構，針對建筑需求，合理地設計其抗震等級，同時明確轉(zhuǎn)換構件的構造要求，嚴格按照要求進行構件施工操作，完成施工后要對梁式轉(zhuǎn)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(qū)建筑進行分析，其屬于高層建筑，以住宅為主，同時也集中了辦公、酒店、幼兒園、商業(yè)項目，有很強的綜合性。該工程的總建筑面積約100379m2，其中地下面積約16567m2，地上總面積為83812m2[1]。地下設置了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筑分開。B4棟的裙樓和塔樓，后期主要為住宅和商業(yè)用樓，裙樓頂?shù)脑O計標高為23.30m，而塔樓屋面的設計高度達到了95.5m，為了保證建筑的質(zhì)量，在該工程中充分使用了梁式轉(zhuǎn)換層結構。對建筑參數(shù)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，屬于Ⅲ類場地[2]。
3、帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結構設計分析
3.1對結構進行豎向設置高層建筑的設計側(cè)向剛度上小下大能有效避免出現(xiàn)剛度突變。但如果建筑設置了轉(zhuǎn)換層結構，就不能遵循這一規(guī)律。為了解決這一問題，相關文件以明確規(guī)定側(cè)向剛度要求。對于本工程中設計了高位轉(zhuǎn)換，因此上下的側(cè)向剛度比值接近于1。進行設計的時候，綜合考慮對這些參數(shù)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）直接和建筑專業(yè)人員商量，落地使用剪力墻，如果不夠，在底部增加一部分剪力墻，但剪力墻不能向上伸展。該方式可以提高底部的剛度。在建筑兩側(cè)還可設置剪力墻結構，南部有一大片W形剪力墻也落至基礎，這些措施有效地提高了底部的剛度。
�。�2）提高底部剪力墻的厚度。剪力墻在轉(zhuǎn)換層之下，將核心筒厚度設計為400mm，其他設置為350mm。
（3）在設置底部剪力墻時，不進行開洞，或者開一個小口，洞口過大會嚴重削弱剪力墻的剛度。
（4）為了保證結構的穩(wěn)定性，可以加強底部柱、墻的混凝土強度等級，在選擇混凝土材料時，必須使用C40混凝土。
（5）減少轉(zhuǎn)換層上面剪力墻的數(shù)量，縮減墻體厚度，這樣上部存在的剛度就會被削弱，可以有效調(diào)整剛度比，減輕建筑整體質(zhì)量，減少框支梁承受的荷載，將結構的自振周期增大，減小地震影響力。綜合這幾種處理措施，建筑有良好的穩(wěn)定性。
3.2合理設置結構平面工程底部設置了框架剪力墻結構，為了避免產(chǎn)生過大應力，同時避免出現(xiàn)混凝土裂縫，整體設計體型簡單，線條規(guī)則，上部完全設置為剪力墻結構。布置剪力墻時左右完全對稱，在南北方向剛度中心和質(zhì)量中心偏差在2m范圍內(nèi)，因此結構偏心率在合理范圍內(nèi)[3]。剪力墻分散比較均勻，可提高建筑的抗扭作用。通過資料分析得到，第一自振周圍比值為0.83，各層層間位移和水平位移小于1.4mm，完全滿足平面布置的要求。
4、構件的設計情況分析
4.1框支柱的設計
分析通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，因此軸壓比值要小于0.6，如果截面尺寸較大，容易形成短柱，為了保證整體質(zhì)量，結構合理性，要求比值小于0.55。除此之外，配箍率和柱的截面延性有很大關系，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于準，對其進行完全加密，同時要求配箍率大于1.5%。本工程中部分框支柱還兼做剪力墻端柱,針對這一情況，要求約束邊緣構件配箍特征值大于0.2，配箍率大于1.82%�？蛑е谵D(zhuǎn)換層結構中非常重要，可以增加建筑的安全系數(shù)。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(shù),每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。在使用軟件計算時，一般都設定樓板剛度為無限大，因此，水平剪力根據(jù)豎向剛度進行分配。框支柱的剛度大于底部剪力墻剛度，導致框支柱的剪力非常小。但是在實際施工中，可能會出現(xiàn)樓板變形，或剪力墻發(fā)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(guī)定框支柱剪力增大范圍，必須滿足在相關規(guī)定范圍內(nèi)，否則審核不通過。除此之外,保證轉(zhuǎn)換層上下有良好的連接,框支柱上部墻體范圍內(nèi)的縱筋應伸入上部墻體內(nèi)一層，在其他的墻體范圍外，縱筋需要水平錨入轉(zhuǎn)換層的梁板內(nèi),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,寬度必須大于上墻厚的2倍，不能小于400mm�？蛑Я旱母叨纫笥诳缍鹊�1/6，框支梁的梁寬為800mm。在整個建筑結構中，框支梁會承擔巨大的壓力，而且處于受力最復雜的環(huán)境中，在上下層荷載傳輸中起到樞紐作用，也是框支剪力墻抗震性能的有力保障�？蛑Я嚎v筋配筋率必須大于0.4%。滿足設計、計算的條件下,其配筋率必須大于0.8%。設置框支梁的時候，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(nèi)部設置足夠數(shù)量的腰筋。該工程采購了準18mm的腰筋,沿著梁的高度方向，控制其間距在200mm范圍內(nèi),在錨入到支座內(nèi)的時候，必須保證連接的可靠性[5]。框支梁受到的剪力非常大,在應對抗震中發(fā)揮著重要作用。設置的位置也十分關鍵，因此對框支梁設計中，更加注重強剪弱彎原則，當縱筋有一定的富余后,設計中就更應該加強箍筋，保證整個構件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在該工程中采用了準箍筋，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(zhuǎn)換層樓板的設計
分析轉(zhuǎn)換層將框支剪力墻結構分離成上下2個部分，其內(nèi)力分布都是不同的，上部樓層出現(xiàn)的水平力一般都根據(jù)每片剪力墻情況，按照一定的剛度比例進行分配。對于下部樓層而言,落地剪力墻和框支柱在剛度方面有一定的差距,在落地剪力墻上集中體現(xiàn)了水平剪力,也就是在轉(zhuǎn)換層位置其荷載分配情況發(fā)生了突變。處于轉(zhuǎn)換層內(nèi)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(fā)生嚴重變形，因此在轉(zhuǎn)換層處設置的樓板，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(zhuǎn)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
通過對轉(zhuǎn)換層高層建筑結構設計分析，發(fā)現(xiàn)與其他結構相比，轉(zhuǎn)換層高層建筑結構設計存在一定的復雜性。為了保證建筑工程質(zhì)量，必須考慮多種影響因素，綜合分析判斷。在工程設計中，主要做好建筑等級的設置、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(zhuǎn)換層樓板的設計。轉(zhuǎn)換層結構具有復雜及工程量大等特性,設計人員必須重視,從而優(yōu)化設計流程，提高設計效果.
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