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摘要:结构转换层体系承担着高层建筑连接纽带的作用,影响建筑功能的实现,为此建筑企业需要提高对其重视程度,完善现有的结构转换层施工技术体系,提高施工技术能力和水平。需要注意的是由于高层建筑结构较为复杂,因而施工设计方案的制定必须要详细且实用,对于结构转换层施工中可能会出现的问题要提前做好应对预案,提高结构转换层施工效率,促进整个建筑工程经济效率的提高。
关键词:高层建筑;建筑结构;转换层;施工技术
1 带结构转换层的高层建筑结构设计分析
1.1结构转换层的意义分析
现代高层建筑向多功能和综合用途发展,在同一竖直线上,顶部楼层布置住宅、旅馆,中部楼层作办公用房,下部楼层作商店、餐馆和文化娱乐设施。不同用途的楼层,需要大小不同的开间。建筑要求上部采用小开间、较多的墙体;中部办公用房要小的和中等大小的室内空间;下部公用部分则希望有尽可能大的自由灵活空间,柱网要大,墙尽量少。这种要求与结构的合理、自然布置正好相反,因为结构下部楼层受力很大,即正常应当下部刚度大、墙多、柱网密,到上部逐渐减少。为了满足建筑功能的要求,结构必须以与常规相反的方式进行布置,上部小空间,布置刚度大的剪力墙,下部大空间,布置刚度小的框架柱。为此,在在结构转换的楼层设置转换层,以传递竖向力和水平力就显得尤为重要。
1.2结构转换层的类型分析
高层建筑项目的建设有着各种不同的功能和需求,因此,在结构设计过程中,要充分考虑到建筑专业的要求,对不同结构转换层类型进行优化选择,以确保高层建筑的整体功能性。高层建筑结构转换层的主要类型有以下两种:梁式转换。梁式转换层结构包括梁、桁架、箱型结构等,它的受力和传力比较直接明确,而且结构转换层还可以提供一定的建筑、设备利用空间,是目前应用较为广泛的转换结构。它的基本构成形式是主转换梁支撑于下部主体结构的竖向构件,次转换梁支承于主转换梁或下部主体结构的竖向构件,主次转换梁共同承受和依托上部结构剪力墙、框架柱;板式转换。板式转换一般由一块整体整浇的厚平板组成。它的受力和传力相对比较复杂,一般只有在上下部结构明显不协调,无法采用梁式转换结构时才采用。而且厚板所占空间导致建筑、设备等无法利用,经济性不够。
1.3结构转换层的原则分析
由于高层建筑结构转换层的长时间使用,会导致高层建筑结构整体垂直方向的性能有所下降,严重影响着高层建筑结构整体的稳定性能。因此,在结构转换层设计过程中,应遵循以下设计原则:根据高层建筑结构的整体受力情况和每层结构的受力特征,对受力结构进行科学的选取,并将其作为整个结构转换层的核心受力结构;根据高层建筑结构的受力情况将结构转换层布设在楼层结构较低的位置,并适当的削弱上层建筑垂直方向上的建筑构件;根据高层建筑的功能性需求对结构转换层的设置进行优化设计,从而确保结构转换层的刚度符合高层建筑结构的设计要求,保证高层建筑结构的抗震性能。
2 案例分析
2.1工程概况
某小区是一个以住宅建筑为主,并集商业、办公、酒店等为一体的综合高层建筑项目。项目总建筑面积大约为110079㎡,地下总面积大约为16428㎡。地面一共设置了5个用防震缝分开的塔楼,分别为B1、B2、B3、B4、B5。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中B3裙楼和塔楼主要作商业建筑和住宅建筑,塔楼的屋面标高为95.5m。该高层建筑项目的设计使用年限为50年,其结构安全等级为2级。
2.2结构设计分析
B3塔楼的屋面标高为95.5m,一共有30层(不包括地下),塔楼结构的标准层高为2.9m,选用框支层层高为5.5m,各个塔楼和裙楼之间运用防震缝进行隔开。塔楼采用框支剪力墙结构体系,在满足建筑结构功能需求的前提下,在建筑结构的第七层顶板对剪力墙进行转换。剪力墙随着高度的变化而变化,其厚度为250mm至300mm,框支柱截面为1000mm×1400mm,主要转换梁截面为1500mm×1600mm;1200mm×1800mm;1400mm×2000mm和800mm×2000mm等。另外建筑结构竖向的构件混凝土强度等级为C60至C35,梁与板的混凝土强度等级分别为C35和C30。B3塔楼的楼盖采用了现浇钢筋混凝土梁板结构,其标准的层板厚度为100mm,核心筒内楼板的厚度为150mm。根据有限元应力分析,将转换层和垂直相邻层的楼板厚度增加到150mm和180mm,并根据实际受力情况提高混凝土的强度等级,这样不仅有利于水平力的传递,也能大大的提高结构转换层受力的稳定性。
3 带结构转换层的高层建筑结构设计优化策略探讨
3.1保证高层建筑结构转换层竖向构件刚度的整体性
在高层建筑结构竖向构件中,竖向构件刚度的差异比较明显,严重影响着结构转换层的整体稳定性。在设计过程中,必须保证高层建筑结构转换层竖向构件刚度的整体性,严格将上下转换层的刚度控制在允许的范围内,并合理的加厚落地墙的厚度,对于安全系数较大的补偿剪力,应当通过相关结构设置进行承载,从而确保高层建筑局部结构的刚度,进而提升高层建筑结构整体的刚度。另外高层建筑结构转换层也受到落地构件的影响,在设计过程中,设计人员要合理的增加落地构件的截面尺寸,保证落地构件的均匀性。
3.2充分认识到不同楼层的受力情况对结构转换层的影响
在高层建筑结构设计过程中,要充分认识到不同楼层的受力情况是不同的,在结构转换层的布设过程中,也应当对不同楼层关键部位的应力大小进行分析,并运用先进的技术和计算方法,计算出不同楼层关键部位的具体应力大小,然后根据应力的分布情况,在结构转换层中合理的添加一定数量的配筋,从而有效的保证结构转换层的综合性能,保证高层建筑结构的稳定性。另外,高层建筑结构设计人员也一定要掌握梁跨部位支座正负弯矩速度的运动规律,从而保障腰筋尺寸选择的科学性,可以运用全埋式锚固结构对梁跨部位下部的钢筋进行设计,从而有效的提高结构转换层的整体安全性。
3.3剪力墙的科学设置是保障结构转换层合理性的重要前提
根据实际的案例分析得出,剪力墙随着高度的变化而变化,同时,剪力墙内力也随着高度的变化而变化。因此,必须加强剪力墙框架支柱的设计。为了突出结构转换层的综合作用,一定要认识到剪力墙科学设置的重要性。结构转换层对剪力墙的要求为:必须保证剪力墙框架支柱的均匀性,以及框架支柱之间距离的合理性,通常情况下将支柱之间的距离应保持在11m范围内。同时,针对不同的高层建筑结构空间布局,剪力墙的设置也应当做出相应的改变,例如抗压能力和应力大小要求等。在转换大梁的设计过程中,设计人员要充分了解梁体的整体受力情况,运用三维空间计算程序等先进的技术手段,对转换梁两端的结构进行科学的处理,从而保证结构转换层的整体性能,保证高层建筑结构整体的性能。
结束语
总之,在高层建筑工程中要加强对转换层技术的重视,做好转换层施工的分析计算和优化设计,不断完善和发展现有的混凝土结构转换层施工技术,来提升自身的施工质量水平。
参考文献
[1]宣国荣.高层建筑转换层施工技术措施及计算[D]西南交通大学,2015.
[2]汤晓辉,吴兵和.高层建筑结构转换层施工技术的应用[J]门窗,2015,06:62-64.
[3]张明.高层建筑转换层结构施工技术[J]门窗,2015,09:88.
论文作者:马锦锦,张晓恒
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签:结构论文; 建筑结构论文; 高层论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 构件论文; 受力论文; 《基层建设》2018年第2期论文;