摘要：随着近年房地产行业的迅猛发展以及人们对住房功能要求的逐年提高，建筑在追求更好视野的同时也给结构设计带来了不少挑战，本文研究了高层建筑转角窗结构对结构整体的影响、设计的方法及构造措施，仅供参考。
关键词：高层建筑；结构；转角窗
从建筑物整体抗震概念来说，建筑物角部是保证结构整体性的重要关键部位，在地震作用下，建筑物发生平动、扭转和弯曲变形，位于建筑物角部的结构构件受力较为复杂，其安全性又直接影响建筑物角部甚至整体建筑的抗倒塌能力，近年来在更多的建筑中，为了取得最佳景观，不惜在建筑的四角通过设置转角窗把角部墙体取消，代之以角部交叉连梁连接，这将使角部附近的构件受力更加复杂并削弱了结构的整体性，尤其是对高层结构抗震更是不利。
1.建筑外墙设置转角窗的不利因素
1.1转角窗的设置对剪力墙结构高层住宅抗震总体不利，建筑物角部是结构抗震的薄弱部位，地震时，角部构件内力较大，应力集中，受力复杂。
1.2外墙角部墙体取消后，相邻外墙墙肢的剪力、弯矩也都将明显增大，若内外墙等厚，则此时外墙的地震力要大得多。
1.3转角部位墙体取消后，其梁处于悬臂状态，悬臂梁受到较大剪力，且梁的扭转效应明显。
1.4由于转角窗的设置，楼板在转角部位无竖向构件的有力约束，只能靠角窗上梁的横向约束，又由于该梁实为悬挑梁，故对角部楼板的约束相对较弱。当高层建筑核心筒稍有偏置，或建筑总体布置明显不对称时，楼板会因水平力偏心而受扭，此时转角部位的楼板扭转应力集中，变形会很大，严重时会挤坏脱落。
1.5转角梁大多高于楼板兼做窗下墙，施工时一般分两次，楼板以下部分随同下层墙体混凝土浇筑，楼板以上部分随本层墙体混凝土浇筑，施工缝处若处理不好，梁支撑强度不够或过早拆除，或过早承受较大荷载，会使两部分梁不能同时工作，严重时会开裂，破坏结构。
2. 抗震设计时，高层建筑设置转角窗的限制条件
抗震设防烈度为9度的剪力墙结构和B级高度的高层剪力墙结构不应在外墙开设角窗。抗震设防烈度为7度和8度时，高层剪力墙结构不宜在外墙角部开设角窗，必须设置时应加强其抗震措施。
3.设置外墙转角窗时的设计方法及构造措施
3.1结构整体设计方法
结构整体布置的原则，应采用概念清晰、传力路径明确的结构布置，避免造成结构扭转、平面和立面里出外进、竖向传力构件间断等其他不规则，转角处洞口应上下对齐，宜采用“T”“L”槽型等截面形状的墙体，转角窗房间开间最大不宜超过5.0米，转角窗宜设置成非落地转角窗，以保证转角梁的高度。结构整体计算时应按规范严格控制位移比及周期比，其位移比宜控制在1.2以内，周期比宜控制在0.85以内，严格控制结构整体的抗扭刚度。
3.2转角窗相连的剪力墙设计方法及构造措施，
转角窗相连的剪力墙，其墙肢内端暗柱在首层柱根部弯矩会很大，这是由于挑梁根部弯矩层层叠加下传至首层暗柱根部时累计的结果。此时可把角窗处的墙肢假想为普通柱，为抵抗很大的根部弯矩，必须把柱内受拉钢筋（箍筋加密）配置在较大范围之内，这个范围就是此时剪力墙墙肢内暗柱的长度范围，一般构造上取600mm，且全高设置约束边缘构件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果与角窗相连的墙肢长度过短，可能会出现抗弯不足的情况，此时应该通过增加墙厚加大不利墙肢截面的办法，加强墙肢的抗弯能力，角窗两侧墙肢厚度不宜小于250mm，并宜提高角窗两侧墙肢的抗震等级，按提高后的抗震等级满足轴压比限制的要求。转角窗相连两侧剪力墙宜采用整肢墙，避免墙肢开洞，不应采用短肢剪力墙。
3.3转角窗上梁的设计方法及构造措施
对角部墙体开洞的剪力墙结构，开洞连梁的跨度及截面高度的大小对相邻构件内力的影响不容忽视，应注意调整开洞连梁的跨高比，使设计尽可能经济合理。结构分析一般采用国内相关部门编制的TAT，PKPM计算软件进行计算，对转角窗上连梁应按普通框架梁考虑，梁高按实际输入。在对转角梁进行电算时，转角梁的负弯矩调幅系数和扭转系数都不进行折减。在设计角窗的简图时，可取一端固定，一端简支。但严格来讲，对梁设计要依据电算结果再做适当调整，才可用于实际工程，这就需要电算手算相结合，以电算为参考，用手算复核，以保证在计算过程中的准确无误，在进行复核的过程中要注意，必须考虑到在地震作用下梁的简支端的简支作用可能失效，因此，固端弯矩可以取ql2/2,同理，跨中弯矩是查计算表按9ql2/128弹性计算，习惯上近似取ql2/11，这不是简单的简化计算，而是梁在实际工作时内部可能存在的调幅，致使固端弯矩有部分向跨中转移，从而增大跨中弯矩。同时适当加强梁底配筋，可有效防止挠度过大的超限。转角梁不同于一般梁，也不同于剪力墙之间的连梁，它是一根整体折梁。该梁具有较多的悬臂梁工作性质，在配筋方面，宜根据不同的抗震等级及混凝土强度等级参考框架梁支座配筋率确定。转角梁上筋宜为一根带90度弯角的L形钢筋，两端锚入墙内长度LaE。其次，梁不但承担竖向荷载，还要承担较大的扭矩，抵抗因结构平面周边扭转应力对梁产生的侧向弯矩，以及因室内外温差引起的侧向温度应力产生的弯矩，因此，梁两侧配置足够的抗扭腰筋是相当必要的，一般抗扭腰筋的配筋量按下式计算：As=0.2bhw（式中b、hw为梁的截面宽度与腹板高度）。
3.4转角窗处楼板的设计方法及构造措施
转角窗处楼板厚度应按房间四边尺寸大小经计算确定，宜适当加厚（在130~150mm之间）。楼板配筋适当加强，宜采用双层双向钢筋，并宜直通伸入相邻房间板内适当长度，楼板的配筋率不宜小于0.25%~0.3%。
转角窗处楼板处于房屋外角边缘，其外角边界由梁支承，且扭转刚度较差，故在墙肢端点处设置与楼板等厚度的暗梁，梁宽0.5-0.8m ,暗梁的配筋宜上下相同，配筋率不宜低于0.2和45ft/fy中的较大值，并宜配置箍筋，宜不小于6-12(钢筋级别同板钢筋)@200~250.如楼板厚度不够150mm没有条件在板内设置暗梁时，应沿斜向配置6根（600宽范围内）下部钢筋，均锚入角窗相连墙端暗柱内，近似等待拉梁。
4. 建筑外墙设置转角窗时的施工要求
考虑到设置转角窗的高层建筑对建筑整体的诸多不利因素，其转角部位的施工应严格控制施工质量，控制拆模时间，做好钢筋混凝土的养护，避免施工裂缝的产生，避免构件未达到强度前提前加载。
结束语
对于高层建筑上采用的转角窗设计，因为其结构对于整体建筑抗震能力产生重要的影响，因此应该在设计，施工，检查，验收等各个环节中引起足够的重视，采取有效措施，确保工程质量，促进建筑行业更好的发展。
参考文献
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[3]章天恩.钢筋混凝土高层住宅转角窗处结构设计[J].建筑结构.2004.3（3）.
论文作者:杨洋
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
标签：转角论文; 弯矩论文; 楼板论文; 结构论文; 构件论文; 剪力墙论文; 墙体论文; 《建筑实践》2019年第08期论文;