浅谈框支转换和一般转换的几点区别
浅谈梁式转换层结构设计的要点

浅谈梁式转换层结构设计的要点摘要:梁式转换层结构是一种利用下部的转换大梁,将上部剪力墙落在框支梁上,再由框支柱支撑框支梁的结构体系,因其具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等优点,成为目前国内应用最广泛的转换层结构形式,其结构设计对建筑物有着重要的影响。
关键词:梁式转换层;结构设计;要点1.梁式转换层的受力特点及结构形式研究表明,作为梁式转换层的主要受力构件――转换大梁,其受力形式与受力大小受上部结构形式、转换梁上下层相对刚度、转换梁的位置等因素的影响。
在这些因素影响下,带有转换层的结构在水平荷载下将表现出不同的受力性能。
根据分析,对一般结构转换大梁(跨度小于12m),上部墙体考虑三层与考虑4 层、5 层内力的设计控制内力差异不大于5%,故在分析计算时可只考虑计算3 层。
从计算分析不论转换大梁上部墙体的形式如何,只要墙体有一定长度,转换大梁中的弯矩就会比不考虑上部墙体作用要小,同时转换大梁也会有一段范围出现受拉区。
实际工程中转换梁的形式是各种各样的。
从跨数上,可分为单跨、双跨及多跨;从转换梁功能上,可分为托墙和托柱;从转换梁形式上,可分为加腋不加腋;从转换梁结构采用材料上,又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土和钢骨混凝土、钢结构等。
2.梁式转换层结构的设计与构造2.1转换梁的设计与构造要求转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定,以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。
转换梁不宜开洞,若需要开洞,洞口宜位于梁中和轴附近:洞口上、下弦杆必须采取加强措施,箍筋要加密,以增强其抗剪能力。
上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数 1.2。
当洞口内为较大时,可采用型钢构件来加强。
转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。
转换梁上、下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%,转换梁中主筋不宜有接头,转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通,下部主筋应全部贯通伸人柱内。
2.2框支柱的设计与构造要求①每层框支柱的数目不多于10根的场合,当框支层为1~2层时,每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的2%;当框支层为3层及3层以上时,每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%;②每层框支柱的数目多于10根的场合,当框支层为1~2层时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的20%;当框支层为3层及3层以上时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%。
浅谈住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计

文章编号:1672-4011(2008)06-0117-02浅谈住宅建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计蒋超(湖南第一工业设计研究院,湖南长沙 410000) 摘 要:由于带转换层的高层建筑框支-剪力墙结构上、下刚度突变,构件不连续,传力复杂,在地震作用下框支层将产生很大的内力和塑性变形,抗震性能差,易造成震害;转换层应力复杂,材料耗用量大,自重大,施工复杂,造价高,但框支-剪力墙结构可满足建筑物上、下不同功能的组合。
纵向结构构件较薄弱,扭转效应较大,文章介绍了该结构的设计系数调整过程及构造措施,使整体结构的各主要抗震指标达到规范要求。
关键词:剪力墙;板式转换层;扭转效应;设计理念 中图分类号:T U973+116 文献标识码:B对于一些框支剪力墙结构型式的高层建筑,在结构设计时除应满足高层建筑结构的各项要求外,还需满足规范对此类结构所有其他规定。
同时,还要加强构造处理方面的各种措施。
在进行结构的整体设计计算时,转换层上下结构的侧向刚度比应符合规范要求,并应严格控制结构在地震作用下的位移值和扭转效应,使结构布局合理。
下面介绍的是个框支剪力墙结构的设计实例。
1 工程概况本工程是一栋全装修的单身公寓(图1、2、3),高96m ,主体长4912m ,最大宽度1611m,地下一层,地上24层,总建筑面积23000m 。
地下为停车库,层高414m ,地上一层~二层为裙楼,层高为415m 和319m,三层~七层标准层层高218m ,八层~顶层层高416m 。
八层以上在装修时要做夹层处理,在结构计算时将因此增加的荷载考虑进去。
图 地下室柱、墙定位图2 地基与基础根据地质报告,场区内地势较平坦,地基土主要有粘性土、粉土及砂土组成,据其土质特性划分土层概况如表1。
基础采用桩筏基础,筏板厚度1800mm,桩的混凝土强度等级为C30。
设计桩径(I )800,桩长58m ,持力层为9层粉细砂,桩进入持力层,经计算,单桩极限承载力可达55N 。
高层框支剪力墙转换层施工技术
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浅谈高层框支剪力墙转换层施工技术摘要:随着框支剪力墙在高层转换层中的应用增多,对于该类结构施工来说,如何确保这种结构类型的施工质量及转换层施工是值得探讨。
本文通过结合某框支剪力墙工程施工实例,提出高层框支剪力墙结构施工的质量控制技术,着重探讨了框支剪力墙结构施工方案的选取,以及模板、钢筋和混凝土在其中的施工质量技术,旨在为同类工程提供参考借鉴。
关键词:框支梁框支剪力墙施工技术混凝土施工中图分类号: tu37文献标识码:a 文章编号:前言:随着各城市市内的规划用地的减少,地价也不断的上升,地产商为了控制单方造价成本,必然要提高容积率,就必须要向天空要地,高层建筑也越来越多的出现了。
50—120米的商住楼大多采用框支剪力墙结构方案。
随着框支剪力墙在高层转换层中的应用增多,对于该类结构施工来说,如何确保这种结构类型的施工质量,很值得我们进行探讨。
现结合本人的参与工程实例进行浅谈。
1.工程概况本项目珠江新城第一期高档商住小区,二层综合地下室,地上五栋塔楼a1(29层),a2-a5 (39层)高档住宅.总用地面积为18,413.0 m2,总建筑面积为132,507 m2,其中地下室建筑面积为23,484 m2,这五栋的结构类型均采用框支剪力墙。
其中a1栋建筑面积为13379 m2,建筑高度为102.6m,其中a2-a5建筑面积为89,380m2,建筑高度为126.8m,转换层高6.0m,框支梁截面尺寸最大达1400mm*2000mm。
a2-a3栋基础顶面至转换层墙柱定位见图1所示,本文将结合该工程针对框支剪力墙施工来进行探讨。
2.施工方案的考虑2.1对于框支剪力墙结构来说,由于框支梁等截面尺寸一般较大,为此施工时加上模板自重及施工活荷载,其荷载就相当大。
而且框支结构的下部楼盖,其难以直接承受施工荷载,必须对框支粱施工采取荷载的安全传递。
同时对于有些框支结构来说,其可能存在超长,这就较易出现混凝土的收缩裂缝和温度裂缝,必须采取措施予以控制。
转换梁、框支梁、托墙梁
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转换梁、框支梁、托墙梁1. 定义因为建筑功能的要求,下部大空间,上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地,而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。
2. 分类①当布置的转换梁支撑上部的结构为剪力墙的时候,转换梁叫框支梁。
框支剪力墙:指的是结构中的局部,部分剪力墙因建筑要求不能落地,直接落在下层框架梁上,再由框架梁将荷载传至框架柱上,这样的梁就叫框支梁,柱就叫框支柱,上面的墙就叫框支剪力墙。
这是一个局部的概念,因为结构中一般只有部分剪力墙会是框支剪力墙,大部分剪力墙一般都会落地的。
框支梁一般指部分框支剪力墙结构中支承上部不落地剪力墙的梁,是有了“框支剪力墙结构”,才有了框支梁。
《混凝土高规》所说的转换构件中,包括转换梁,转换梁具有更确切的含义,包含了上部托柱和托墙的梁,因此,传统意义上的框支梁仅是转换梁中的一种。
②在工程结构设计中,有的时候,如转换层的的设计中,需要在转换梁上面托墙(指的是砖墙,砖墙非填充墙,而是承重墙,与下部梁共同受力),以满足下面楼层大空间的功能需要,该梁就称为托墙梁。
如底框结构中的托墙梁。
特殊说明:托墙梁特指直接与剪力墙墙柱部分直接相接、共同工作的转换梁部分。
例如:转换梁上托开门洞或窗洞的剪力墙,对洞口下的梁段,不认为是托墙梁。
总结:自己理解,托剪力墙下的转换梁为框支梁,托柱(梁上起柱)下的转换梁就叫普通转换梁,托砌体砖墙下的梁为托墙梁,而转换梁也是框架梁的一种这种说法是错误的,有些框架梁是两端支撑在剪力墙上且跨高比不小于5的梁,所以不能说转换梁也是框架梁的一种。
3. 框支梁与普通转换梁的区别①二者受的内力不同。
普通转换梁只有剪力、弯矩;而框支梁除存在剪力、弯矩以外还有拉力,类似于砖混结构墙梁中的托梁。
②转换层楼板的作用不同。
普通转换梁的楼板和一般的楼板无异;而框支梁的楼板除起到一般楼板的作用外,还有起着与转换梁一同受拉的作用。
③抗测力刚度变化不同。
普通转换梁上下部分抗侧刚度变化不大;而框支梁以上以下是砼柱,抗侧刚度变化很大。
可转换公司债券与普通公司债券的差异
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一、可转换公司债券和普通公司债券的定义可转换公司债券是指公司发行的一种债券,持有人在特定条件下有权将其转换为公司的股票。
普通公司债券是指公司发行的一种债券,持有人在债券到期时可以按照约定获得本金和利息。
两者的最大差异在于是否具有转换为股票的权利。
二、可转换公司债券与普通公司债券的特点1. 可转换公司债券(1)具有转换为公司股票的权利,可以共享公司未来发展的收益。
(2)一般比普通公司债券提供的利率低,因为具有转换为股票的潜在价值。
(3)风险较大,因为股价下跌可能导致转换价值下降,甚至无法转换成股票。
(4)受到股票价格波动的影响,可能存在较大的价格波动。
2. 普通公司债券(1)不具备转换为股票的权利,只能按照约定获得利息和本金。
(2)相对较低的风险,因为不受股票价格波动的影响。
(3)一般提供较高的利率,因为不具备转换为股票的潜在价值。
三、公司和投资者的选择1. 公司(1)发行可转换公司债券可以降低融资成本,因为一般提供的利率相对较低。
(2)吸引更多愿意承担一定风险的投资者,增加融资渠道。
2. 投资者(1)若对公司未来发展充满信心,可以选择购物可转换公司债券,以共享公司增长所带来的收益。
(2)若更注重固定收益和较低风险,可以选择购物普通公司债券。
四、投资者风险管理1. 可转换公司债券(1)可以通过分散投资、对冲等方式进行风险管理,减少股价波动可能带来的影响。
(2)需要对公司基本面、行业前景有较为准确的判断,以避免潜在的风险。
2. 普通公司债券(1)风险相对较低,投资者可以更加注重利率和到期收益。
(2)应当对公司信用状况有一定了解,选择信用较好的公司债券进行投资。
五、其他差异1. 交易市场可转换公司债券在二级市场交易相对不活跃,普通公司债券则具有更高的流动性。
2. 税收影响两者的税收政策可能存在一定差异,需要投资者在选择时进行充分考虑。
六、总结可转换公司债券和普通公司债券各有其特点,投资者可根据个人风险偏好、公司基本面等因素进行选择。
不同类型的转换层结构设计方案分析
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不同类型的转换层结构设计方案分析摘要:随着城市化进程的加快,为了满足建设的需要,不同结构的上下部建筑物往往伴随着复杂的结构设计。
商业娱乐对空间的巨大需求,使上层的载重构件无法着落,要进行适当的转化设计,使上层载荷能够通过一定的应力途径传递至基础上。
关键词:转换层;不同类型;结构设计;方案一、引言目前,在建筑结构设计工作中,虽然框支剪力墙结构比较复杂,不推荐使用,但转换层的施工已经普遍,相关设计技术突飞猛进。
转换层结构设计不仅要满足不连续的结构组件问题,而且应注意如何选择最佳的传力方案,使得转换层的设计不仅满足建筑空间的需求,而且能够防止结构上明显的薄弱环节。
二、转换层方案分析2.1实腹梁转换方案实腹梁转换是转换层最常用的设计方案。
设计方法成熟,工程实例较多。
对于一般的低层转换设计,常采用该方案。
这个项目的目的,地面更高层剪力墙结构,支持转换梁的上部壁当整个完全或基本完整的跨度,需要倒T计算深梁设计理论,但大多数转换梁支承墙这个项目的一个小墙肢,可以依法进行常见的梁截面配筋计算的设计方法,根据普通梁的纵向钢筋集中在传递梁的底部。
而对于中间支撑柱的转换梁和带角支撑剪力墙的转换梁,应适当增加截面刚度,满足剪力要求的最大截面高度为2m。
估计转换梁的截面尺寸,需要计算所有梁的竖向荷载设计值,获得V值根据支承墙肢的状况,并获取传输光束的大小根据抗震设计下的抗剪承载力公式,并考虑适当的宽高比。
对于转换层,其厚度由刚性层上的剪力墙计算的组合剪力设计值乘以7度抗震设计中的15决定。
考虑到楼板可靠传递面内剪力和弯矩较大,安全值应不小于180mm。
在具体加固时,应满足相关规范要求,并对转换层相邻楼层的楼层厚度进行加固,以保证结构的完整性。
各传递梁上的支撑壁翼的尺寸和偏心程度各不相同,但沿4轴对称分布。
9轴和10轴的墙体长度较长,而9轴和F轴的交点由于建筑空间的限制没有框架柱。
相应的转换梁高度最高,总跨高比约为3。
在E轴和1/B轴处的转换梁为支撑转换梁,在两个主轴方向上都有弯矩。
浅谈建筑梁式转换层的结构设计
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浅谈建筑梁式转换层的结构设计一、工程简介该工程是属高层商住楼,由商业裙楼及 1 幢高层塔楼组成,地下 3 层,地上26层。
其中地下室层高4.8m,布置设备用房及停车库,地下2层、3层设六级人防。
地上1 ~ 3 层为商业用房,层高4.5m;第4层为转换层,层高5.7m;4 层以上为剪力墙结构住宅。
住宅除第24层层高为4.2m外,均为3.0m层高。
26 层以上为机房,室外地坪以上主体高度为86.70m,建筑总高度(至机房顶)92.7 m。
该工程拟建场地地处为缓坡地形,由西南向东北倾斜,根据地质资料,场地及其附近未有活动断裂带或深大的活动断裂带通过,场地地层构造及地形稳定,属抗震有利地段。
该工程采用中国建筑科学研究院编制的2010版PKPM -SATWE程序进行设计计算,地震基本加速度值为0.05g,设计特征周期值为0.35s,属稳定建筑场地。
该工程按地震烈度6度设防。
基本风压0.35kN/m2,承载力设计时按基本风压的1.1倍采用。
二、结构方案及布置本工程住宅楼每层有10户,每户户型及面积均不相同。
为充分争取有效建筑面积,决定采用大开间剪力墙结构。
底部3层为商业用房,为满足大空间建筑功能要求,采用框支剪力墙结构体系。
框支剪力墙体系是一种受力复杂、不利于抗震的结构,在结构总体设计时一般应遵循以下原则:减少转换次数,缩短传力途径。
该工程重点解决两个方面的问题。
第一,为保证结构沿竖向刚度均匀变化,应设法争取尽可能多的上下贯通构件。
结合电梯井道、消防楼梯间及电梯厅,布置了一个中央核心筒;另外,又根据塔楼四角剪力墙分布情况,在底部裙楼对应部位设置了落地贯通的L型加厚角墙。
第二,合理布置裙楼柱网,使不落地剪力墙直接通过转换层托梁。
三、梁式转换层的结构设计要点1.抗震等级的确定。
工程转换层以下为框架-剪力墙结构,转换层以上为纯剪力墙结构,是多种结构形式共存的复杂高层建筑,因而不能像单纯的框架结构或剪力墙结构那样确定抗震等级,而应该严格按照现行规范的不同章节,有针对性地分别确定结构体系各部位不同结构构件的抗震等级。
关于转换层中“搭接柱”转换与梁式转换的对比分析研究
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关于转换层中“搭接柱”转换与梁式转换的对比分析研究近年来建筑特别是高层建筑,逐步向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展,因此转换层在建筑中的地位越来越突出,然而有些建筑由于设置了不合理的转换层,造成建筑工程的破坏。
通过对传统的梁式转换和新型“搭接柱”转换结构特点的介绍,对比分析了它们的优缺点,并深入研究了梁式与“搭接柱”式转换结构在設计与施工中应注意的问题,对于丰富建筑工程转换结构的设计理论、保证建筑和人员的安全具有重要的理论和现实意义。
标签:转换层;“搭接柱”转换;梁式转换1 引言近年来随着我国科学技术的进步和市场经济的迅速发展,建筑工程特别是高层建筑开始向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展,其中上部住宿(多墙多柱的小开间),下部商用(大空间)的建筑形式更符合当代人的居住习惯,已经成为现代建筑的一大特色。
但是由于建筑结构的上部与下部采用了不同的结构类型、柱网大小、轴线间距等,内力的传递也变的极为复杂,成为建筑工程中一个很大的技术难题。
为了解决这种特殊结构的内力传递,就必须在建筑结构的上部与下部之间设置一个转换层,以满足结构内力由上至下传递的要求。
因此转换层其实就是在整个建筑结构体系中,利用自身的转换构件将上一层的竖向抗侧力构件的内力由本层向下传递,从而合理解决了竖向结构的突变性和平面连接性变化的一种结构单元体系。
它不仅能满足保证建筑结构的安全,还能满足一些特殊技术性建筑的功能要求。
2 “搭接柱”转换与梁式转换的特点介绍与分析按照转换结构形式的不同,转换层可以分为梁式、桁架式(空腹桁架、斜杆桁架)、箱形、板式和“搭接柱”式转换层。
当建筑上层与下层的结构类型或轴线间距不一致时,可以采用梁式、桁架式、箱形和板式;当建筑结构在底层需要形成大的出入口,可以采用梁式、桁架式转换层。
当建筑结构上下柱网、轴线错开较多,而肋梁又难以直接承托时,转换层可以做成厚板或箱形。
目前在我国建筑工程中应用得最多的就是梁式转换层和“搭接柱”式转换层,下面将主要对梁式转换层和“搭接柱”式转换层进行对比分析和讨论。
浅谈框支转换和一般转换的几点区别

6 浅谈框支转换和一般转换的几点区别张维斌(中国建筑标准设计研究院 北京 100044))为了争取建筑物有较大空间,满足使用功能要求,结构设计上一般有两种处理方法:对剪力墙,可以通过在某些楼层开大洞获得需要的大空间;对框架,可以在相应的楼层上抽去几根柱子形成大空间。
两者的共同特点是上部楼层的部分竖向构件(剪力墙或框架柱)不能直接连续贯通落地,需设置结构转换构件,而结构转换构件传力不直接,应力复杂。
结构转换构件可采用实腹梁、桁架、箱形结构、斜撑等,非抗震设计、6度抗震设计以及7、8度抗震设计的地下室,其转换构件可采用厚板。
这两种转换都广泛应用于底部为商店、餐厅、车库、机房,上部为住宅、公寓、饭店、综合楼等的多高层建筑。
在建筑功能上大空间的效果相同,但在结构设计上,受力性能却很不一样,转换构件内力、配筋计算和构造设计上也有很大的区别。
1 受力及竖向刚度变化以单片框支剪力墙和单榀抽柱框架的实腹转换梁为例,前者为框支转换梁,后者可称为托柱转换梁。
1.1 两者受力不同在竖向荷载作用下,框支剪力墙转换层的墙体有拱效应,两支座处竖向应力大,同时有水平向应力(推力),跨中则会出现拉应力。
框支梁就像是拱的拉杆,在竖向荷载下除了有弯矩、剪力外,还有轴向拉力。
拉力沿梁全长不均匀,跨中处大,支座处减小。
框支柱除受有弯矩、轴力外,还承受较大的剪力(图1)。
而抽柱转换形成的托柱梁在竖向荷载作用下的内力和普通跨中有集中荷载的框架梁相似(图2),只不过是梁跨度较大,跨中有很大的集中荷载,故梁端和跨中的弯矩、剪力都很大,但基本没有轴向拉力,柱的剪力较小。
节点的不平衡弯矩完全按相交于该节点的梁、柱刚度进行分配。
1.2 竖向刚度变化不同框支剪力墙转换层框支梁以上为抗侧力刚度很大的剪力墙,与下面的框支柱抗侧力刚度差异很大,而抽柱转换仅是托柱梁上下层柱子根数略有变化,其竖向刚度差异不大,故在水平荷载下框支剪力墙转换层和抽柱转换层两者的内力差异很大。
框支转换与一般转换的几点区别
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看GB50010-2002砼结构设计规范
2.2框架结构
11.4框支柱
JGJ3高层建筑砼技术规程
2.1.9转换结构构件
完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件,包括转换梁、转换桁架、转换板等10.2带转换层高层建筑结构
在框支剪力墙结构体系中,框支柱是指结构形式转换时托墙的柱. 例如支撑剪力墙的柱.其构造要求可见03G101-1第67页.
同理,框支梁指结构形式转换时托墙的梁。
框架梁是与框架柱共同构成框架结构的。
而框支梁和框支柱构成一个(下面的)框架结构和(上面的)剪力墙结构之间的“结构转换层”。
注意:陈教授说过,03G101-1图集第67页所给出的“KZZ、KZL配筋构造”,只能适用于低位的(即一、二层)的框支梁和框支柱,对于高位的框支梁和框支柱,应该由设计师给出具体配筋构造。
框支转换与一般转换的几点区别
1、框架梁就是由柱子支撑的梁来承重的结构,就是直接由梁承重,在由梁将荷载传达到柱子(框架柱)上。
2、在框支剪力墙结构体系中,框支柱是指结构形式转换时托墙的柱
同理,框支梁指结构形式转换时托墙的梁.因为建筑功能的要求,下部大空间,上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地,而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。
当布置的转换梁支撑上部的结构为剪力墙的时候,转换梁叫框支梁。
框架梁是与框架柱共同构成框架结构的。
而框支梁和框支柱构成一个(下面的)框架结构和(上面的)剪力墙结构之间的“结构转换层”。
浅谈某高层建筑转换层的结构设计
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2 黼期 科 1曩 0 1 睥第4
浅谈某高层建筑转换层 的结构设计
梁世雄 ,刘卓明 ,蒋 彬
( 广西云星地产投资集 团有限公司 ,广西南 宁 5 0 0 ) 300
擅 曩 简述 高层建筑梁式转换层结构特 点、形式及转换层结构 的设 计要点 ,并结合工程 实例 ,分析梁式转换层结构 的构4i t  ̄ ̄ - 。 关■ 诩 建筑 ;梁式转 换层 ;结构设计 中田分 类号 T 文献 标识码 A 文 章编 号 17—6 1( 1)7—0 60 u 63 97一2 0 205-2 0 0
调整后 ,应相应调整框支柱 的弯矩及柱端梁的 剪力 、弯矩 ,框支柱轴力 可不调整 ;而当框支柱 的数 目不多于1 根时,当框支层 为l2 O 一 层时 ,每 层第根柱承受的剪力应至少取基底剪力的2 %;当框支层为3 层及3 层以上 时,各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3 %。
32 框支梁 的设计 . 框支梁截面尺寸一般 由剪压 比控制 ,宽度要大于其上墙厚 的2 , 倍
8 0% 。
为了满足建筑上使用 功能的需要 ,本工程采用钢筋混凝土大梁作为 结构转换层 , 将上部剪力墙结构变为下部3 层以柱为主的大空间结构。 4. . 1构件截面的确定 2 框支梁截面组合 的最大剪力设计值应满足公式 1 的要求,有地震组 合时: V 01 3e b O) ’R =( . eh / E 51 f () 1 式 中:
42 结 构 设计 .
高层建筑的竖向体型宜规则、均匀 ,避免有过大的外挑和内收 ,可 力 的需要,沿高层建筑高度方 向一处或多处灵 活布置 ; 也可以按照建筑功能需要 ,在楼层局部布置转换层。对于框支 剪力墙结构高层建筑7 度区不宜在第五层以上设置转换层 , 度区不宜在 8 第三层 以上设置转换层 。抗震设计的高层建筑结构 ,其楼层侧向刚度不 宜小于相邻上部楼层侧 向刚度 的7%或其上相邻三层侧 向刚度平均值的 0
结合工程实际浅谈转换结构设计论文

结合工程实际浅谈转换结构设计【摘要】目前,随着高层建筑的蓬勃速发展,为了满足建筑的功能和结构的需要。
地下室的设计和构建已经成为建筑工程界关注的热点问题本文根据实例论述塔楼结构体系设计应用,主要探讨了空腹桁架转换层体系的设计方法,为今后同类设计提供参考。
【关键词】高层建筑;地下室;结构设计0.工程概况某大厦位于中心路段,主塔楼32层,总高度101m,结构形式为框支剪力墙,集商铺、写字楼、酒店公寓三种业态于一体,原建筑方案为3层地下室,上部由1栋29层和1栋35层的双塔巨型框架结构体系组成。
地下室因资金链断缺等原因,上部结构迟迟未动工。
更换开发商后,该楼盘重新启动,原已施工基础及地下室保留,将两栋塔楼方案合并调整为1栋31层的框支剪力墙结构。
塔楼部分因平面功能改变,需以原方案双塔之核心筒作为框支柱,在楼层设置低位转换层来实现现行方案。
结构设计中将3、4层转换梁采用混凝土-箱形钢骨组合梁形成桁架弦杆,两层之间以钢管混凝土柱作为腹杆连接形成完整的空腹桁架转换层体系。
经过大量的理论分析计算和方案比较论证,最后成功实现了这种大跨度整体转换结构体系的设计。
结构设计使用年限为50年,建筑抗震设防烈度7度,抗震措施采用设防烈度7度。
设计基本地震加速度值0.10g,设计地震分组第一组。
基本风压按100年重现期取用,w=0.6knm2,地面粗糙度为b类。
1.基础、地下室的复核及补强1.1基础承载力复核本工程基础及地下室已于2007年建成,当时是按照1栋29层和1栋35层的双塔巨型框架结构进行设计。
基础形式以箱形筏板为主,局部人工挖孔桩,两种形式基础都具有较高的承载力。
新方案以原方案的2栋框架结构核心筒作为框支柱,通过空腹桁架转换层形成1栋31层框支剪立墙结构体系,并采用轻质隔墙、楼板填入加气混凝土砌块及减小层高等措施,大大降低了结构自身重量。
对基础进行复核计算后得出结论,其承载力完全满足新方案的受力要求,并有一定富余量,不需要进行加固。
【结构设计】框支转换结构实践案例解析

框支转换结构实践案例解析项目结构设计结果的总结一、工程概况:xx改造项目由xx市xx房地产开发公司在xx市建造.一类商住楼,地上二层裙房为商业,地下一层主要布置设备用房和商业.6栋塔楼在标高为±0.000处连为一块,地上十七层,地下一层.总面积九万平方米,其中6栋塔楼五万多平方米.建筑高度52.25m.目前4#、5#、6#已经施工三层,1#、2#、3#基坑正在开挖.二、方案阶段结构设计的原则:(1).化繁为简(2).对采用的措施找到权威依据方案阶段按以上两原则:根据甲方意图,通过在标高为±0.000以上部位设缝,将一个很不规则的平面简化.问题1:地下室连为一体,是否属于《高规》多塔结构.很多书本均有解释,比较权威的是采用黄小坤《高规》若干问题解说.明确了不为多塔结构.问题2:标高为0.000处作为嵌固端确定.根据《抗规》和《高规》均要求采用剪切刚度计算,但是甲方不同意塔下剪力墙过多.参考《高层建筑箱形与筏形基础技术规程》5.1.3.2条,满足1.5倍即可.其次《上海规程》6.1.19条规定也是1.5倍.参考《高规》宣贯培训材料,对于刚度计算可按抗规等效刚度方法满足2.0.为了满足甲方意图,本工程采用以下方案:高层塔楼按剪切1.5倍计算,同时按《抗规》等效刚度方法复核满足2.0倍.最后整个地下室一起建模满足剪切2.0倍.同时注意,地下室剪力墙的间距满足规范要求(<40m)和相应的构造要求.到此解决以上问题.HiStruct注:本人认为某些规范规定采用1.5倍刚度比是针对地下室的侧移刚度(V/d)而言,此时可考虑地下室的侧向约束.实际上若不考虑地下室外土的侧向约束,针对大裙房地下室中的单个塔楼而言,要求地下室一层与上部的剪切刚度比满足1.5也是可以接受的.一般建议还是根据规范的要求采用剪切刚度比确定结构嵌固部位更合适.三、施工图阶段设计遇到问题:(1).地下室面积比较大(16258㎡)(2).属于复杂高层结构设计(转换梁)(3).采用部分型钢设计(4).结构体系:塔楼采用了框支剪力墙结构,框支层位于第二层.二层裙房采用框架结构,基础梁板式筏基.1.基础工程建设计问题:a.超长结构 b.筏板基础偏心超长问题通过采用添加KL-HEA型膨胀防水剂和设置后浇带.来解决温度应力对结构构件产生超过国家标准规定的裂缝.筏板基础偏心问题通过在裙房基础和塔楼基础之间设置抗水板将其分开.后浇带分为两种:后浇带A:用于减轻砼收缩不利影响,结构构件中的受力钢筋可不断开,应在两个月后浇注.后浇带B:用于消除基础沉降差,结构构件中的受力钢筋宜断开,应在主体结构完成和沉降基本稳定后方可浇筑.由于面积较大,此时每隔一个后浇带的距离,设置膨胀加强带,宽度为2米.沉降后浇带和沉降膨胀加强带在和主楼相邻位置设置.HiStruct注:沉降后浇带在满足设计要求的情况下可解决主裙楼的沉降差问题,设置抗水板并在底部加软垫层减小主裙楼刚度差异的互相影响,并减小抗水板内力,是一个好办法,但是还是应适当加大此处配筋率为宜.2.还有两个问题比较重大:基础埋深和主体塔楼结构地基承载力的深度修正.对于基础埋深,强调了从有可靠侧限位置算起.本工程在标高为±0.000处连为一体.因此,要保证楼板连续,尽量不开洞,一定要保证在主楼位置不开洞,以形成传递水平力的条件.由于建筑使用功能的要求,常在板中开洞以形成中空.此时,需要结构师和建筑师紧密配合,满足规范对结构布置的要求.对于基础的地基承载力的深度修正,宜将基础底面以上范围内的荷载,按基础两侧超载考虑:当超载宽度大于基础宽度两倍时,可将超载折算成土层厚度作为基础埋深,基础两侧超载不等时,取小值.3.主体结构设计模型对于转换结构的设计,采用PKPM程序中SATWE时要注意刚度比计算方法的选择.a.剪切刚度(1).判断地下室嵌固点(2).一层转换结构的刚度比(3).上海地区钢砼结构b.剪弯刚度多层转换结构的刚度比c.地震剪力与层间位移的比本工程由于计算分析需要以上三种刚度比计算方法均用到,加上基础整体分析,共分6个模型.模型1:内力配筋,设计图纸模型无刚性楼板假定,地震剪力与地震层间位移的比模型2:位移、周期比计算刚性楼板假定,地震剪力与地震层间位移的比模型3:1.5倍地下室嵌固的判定(主楼)刚性楼板假定,剪切刚度模型4:2.0倍地下室嵌固的判定(整体)刚性楼板假定,剪切刚度模型5:转换结构刚度比的判定刚性楼板假定,剪弯刚度模型6:基础计算模施工加载2,生成传给基础的刚度4.框支剪力墙结构计算模型有三个问题需要注意.a.墙元细分最大控制长度应取得尽量小,建议为1.这是为了转换梁与上部剪力墙协调变形更合理.b.转换梁应该考虑轴向变形的影响,所以要考虑弹性楼板,转换梁才能计算轴力.c.框支转换属于竖向不连续,应强制为薄弱层,此时刚度比值无关.对于转换高层属于复杂高层建筑结构,一般情况下容易形成超限结构,即特别不规则结构.(1).扭转不规则:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值1.2倍.(2).侧向刚度不规则:该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%或小于其上相邻三个楼梯侧向刚度平均值80%.(3).竖向抗侧力构建不连续(4).凹凸不规则(5).楼板局部不连续(6).楼层承载力突变本工程一开始超出前三项,形成了特别不规则结构,为了避免通过调整相邻上下层刚度和扭转不规则,使其只有一项竖向不连续,对有条件的情况下,建议尽量调整.5.型钢结构的设计其设计采用STS工具箱节点连接计算与绘图工具设计.对柱脚采用外包式柱脚.6.对于其他问题概述a.对于剪力墙结构设计,根据《高规》对于约束边缘构件非阴影部分箍筋及拉筋的规定,可以采用全部拉筋.根据中国建筑就设计研究院结构专业设计研究院主编的国家标准图集(04SG330)给出了两种配置方式,本工程按它第1条设计.b.框支柱承受的地震剪力调整,在0.2Q中输入一个负值,PKPM会自动调整满足规范要求.框支托梁的应力分析按FEQ计算.目前FEQ无法计算框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙,可以用有限元程序进行补充计算.c.复杂高层要求采用两个不同力学模型的三维空间分析软件进行计算,并采用弹性时程分析补充计算,本工程采用了SATWE和PMSAP进行了大指标对比,基本吻合,主要问题是PMSAP中剪力墙连梁超筋.弹性时程分析,每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于阵型分解反应谱法的65%.多条时程分析的底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%,均满足要求.HiStruct注:框支剪力墙结构应特别注意转换层楼板的平面内应力设计,平面内抗剪承载力设计,以减小楼板的开裂程度即刚度折减程度,进而保证楼板具有足够的能力传递上下层竖向构件之间的剪力.。
浅谈高层框支剪力墙设计
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工程总建筑面积为 16 7 .6 , 0 3 1 包括 : 宅部分 首层 架空 , 8 住 转换层
以上 为 2 4层 、6层 、7层住 宅 。本 工 程设 一 层地 下 室 和两 层 车 库 , 下 2 2 地 x方向的地震作用最小 剪力系数为 1 7 Y方向的地震作用最小 . %, 7 层局部设核六级人防及设备用房 , 平时片作停 车库 。工程拟建场 区土 剪力系数为 1 1 j . %。最大层 间位移见 2表 : 9 层 自上 而下依次为 : 人工填土层 , 厚度为 O 0 81 r; 四系全新统海漫 . ~. n第 6 O 表 2 2栋 1座楼 住 宅 ( 2 : 4层 )最 大 层 间 位 移 滩沉积淤泥 , 厚度为 09 ~ 45 m; 四系晚更新统 冲洪积层 , 为粘 土 .0 1.0 第 分 ( 厚度为 08 ~ .0 、 .0 81m)淤泥质粉质粘土( 厚度 为 06 ~ . r)砾砂层( .0 6 O 、 7e 厚
延性 、 量 耗散 和控 制 结 构 裂 而 不 倒 的 要 求 ; 肢 必 须 能 防止 墙 休 发 生 能 墙 脆性剪切破坏 , 因此注意尽量将 剪力墙设计成延性弯曲型 。
2 工程 概 况
计算结果如表 1 示。 所 表 1 2栋 1 : 座楼住宅(2 层 ) 4 前六个结构计算周期
转换层位 于三层 , 转换层上下刚度 比为 : x方 向 : O9 3 Y方 向: 1 5 2 . 9 8 . 8 4 结论 : 2栋 1 座楼周期 、 位移均正常。 5 转 换 层 的 构 造 与设 计 51 加 强 转 换 结 构 的 整体 性 和刚 度 . 加强转换层及上下层楼板的厚度及配筋, 转换层楼板厚度 h 2 0 m =5m , 上 下两层均取 h 2 0 m。框支梁是 转换层 结构 中最重要的受力构件之 = 0r a 通过它将上部墙体 的荷载传递给下部框支 柱, 其受力相 当复杂 。在本 工程 中存在“ ” z 型墙, 要考虑上部墙体竖向力对框支梁产生的扭矩。 需 1 将两片错开的墙体假定为在同一平面 内进行平 面有限元分析其 ) 内力, 图形类似于大开 口框支剪力墙; 2 根据整体计算结果中上部墙体的竖向力手算框支梁 的抗扭钢筋; ) 1 1 —12 。 / 8 / 0 3 将有限元计算结果 与手算抗扭配筋叠加 , ) 由于梁 宽比较大( 这是 本工程基础设计等级为甲级 。结构底部加强部位 : 各塔楼框 支转换 由上部墙体 的位 置决定 的), 计算抗扭钢筋 为构造要求 。其他转换梁上 层 以下 ,框支转换层 以上 2 层及落地抗震 墙总高度 的 1 二者 的较大 墙体进行有限元分析, / 8 其正截面配筋结果小 于整体结构分析结果, 在实际 值 , 不 大 于 1m。 且 5 工程 中偏重 于安全地采用 了整体结构, 的结构进行转换大梁的截面 计算 32 地 下 室部 分 . 和配筋设计。 承台及基础底 板为加 强整体 刚度 ,在塔楼核心筒部分采 用厚 l8 _ m 转换层中柱 的延性极 为重要,为 了提高柱 的延性,采取了控制轴压 , 的 承 台底 板 , 楼周 边 柱 及 裙 房 部 分 采 用 板 式 底 板 结 构 , 板 厚 度 采 用 比、 塔 底 配箍率 、 向配筋率 以及混凝 土强度等级等措施 。转换梁柱配筋较 纵 70 m 厚 , 0r a 内设 加 强 板 带 。 多, 特别是 节点处配筋相交情况更为 复杂 , 实际钢筋很难 准确到位, 在设 考虑到砼的收缩及沉降差异 , 在塔楼和裙房间沿地下室纵横 向每隔 计 中尽量选用了大直径 、 高强度钢筋, 以减少钢筋根数, 配筋应有足够 的 4 ~0 0 5 m设置若干道施工后浇带 , 带宽 l0 m 后浇带用微膨胀砼浇捣 , 余量。同时转换梁板 存施工 中需考虑支撑方案 。 O 0 m, 支撑层所受的梁板荷载, 砼 强 度 等 级 比所 在 层 混 凝 土 高 一 级 ( .Mp ) O 5 a 。后 浇 带 采 用 钢板 止 水构 施 工荷载等应在设计中考虑, 以转换层以下梁板截 面, 所 配筋均应适 当加 各栋住宅塔楼均采用底层大空间部分框支剪力墙结构 。 栋 12 、、 34、、 、 、 、 楼 均 在 三 层 转 换 , 框 支 柱 抗 震 等 级 为 特 一 级 , 支 、 5 6 7 8 9座 其 框 梁抗震 等级为一级 , 底部加 强部位剪力墙抗震等级 为一级 , 非加 强部位 剪力墙抗震等级为二级 ; 三栋在五层转换 , 其框支柱抗震等级为特- 级 , - - 框支梁抗震等级为一级 , 底部加强 部位剪 力墙 抗震等级为…级 , 非加 强 部 位 剪 力墙 抗 震 等 级 为 二 级 。五 栋 、 栋 、 栋 为 j级 框 架 。基 础采 用 锤 六 七 击预应力砼管桩基础 , 桩端持力层为全风化混合 岩。楼盖 采用普通梁板 式 结 构 , 部 采 用 大 开 间厚 板 。 局 塔楼外纯地下室采用框架结构 , 抗震等级为 三级 。基础采用锤击预 应力砼管桩基础 , 桩端持力层为全风化混合岩 。二层顶板采用预应力砼 梁板式结构 , 其他均采用普通梁板式结构 。埋深 与建筑物 总高度 比值 :
浅谈框支-剪力墙结构设计的措施
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【文章编号】 : !"#$ % &’!! ($’’" ) ’( % ’!)!* * * * * * 《四川建材》 $’’" 年第 ( 期
浅 谈 框 支
%剪
力 墙 结 构 设计 的 措 施
张 晓 辉
(广州市花都大地建设监理有限公司)
( 成都建筑材料工业设计研究院有限公司) ’ ’ 【关键词】 :水泥厂;结构设计;问题探讨 ’ ’ 【中图分类号】 :)3*%!’ ’ ’ 【文献标识码】 :4 ’ ’ 在水泥厂的建设过程当中,结构专业的设计人员根据 需要一般都会到施工现场进行驻厂服务,其间将经历整个 工程从基础开挖到设备安装的全部过程,时间较长,因此 对水泥厂的施工建设一般都有比较全面的了解,同时结合 结构专业方面的知识,能发现不少施工建设中存在的问题, 而这些问题一般是我们在结构设计过程中容易忽略的,因 此从驻厂服务的角度来谈谈水泥厂结构方面的设计是很有 必要的。 %# 各专业之间以及同一专业不同子项之间的设计配合应该 更规范和更严谨一些 ’ ’ 由于水泥厂是大项目,大投资,很多时候都是边设计 边定货,因此在施工过程中,结构专业上产生的变更较多, 而在建设工期又催得比较紧的情况下,工艺、建筑以及其 它上游专业大量且频繁地出现变更,势必给结构专业造成 大量的设计变更,稍不注意或不及时处理将会造成遗漏变 更或所出变更与其他专业所提资料有出入的情况;另一个 需要提出的是结构专业的设计人员应该适当地了解其他专 业的一些基本知识,这样在结构设计中就更能做到心中有 前提下对相关专业的某些设计提出有利于结构设计的修改 意见:比如水泥磨的钢烟囱消音器由于自身不能承重,在 设计中需要额外设计落地钢支架来支撑,如果通过和相关 专业商量改为加强消音器本身强度使其依靠自身来支撑自 重和烟囱重量,这样不仅节约了材料也减少很多结构设计 的工作;另一个例子就是由于工艺专业提供的风管支撑点 位置不太合理且数量偏少,致使某些水泥厂内部分风管下 塌变形,如果通过本专业与工 艺专业的积极配合和建议, 在适当位置增加支撑,就可以阻止风管的进一步变形。 &# 结构专业的设计上也存在一些不足之处 &" %# 混凝土部分 &" %" %# 地上结构 地上结构由于设计模式已经比较成熟,反映出的问题 不是特别多。但有一个问题是很多水泥厂建设工程中都会 发生的,那就是预埋件与预留孔洞的位置和大小的准确性 时有误差,这反映出设计人员在设计过程中对一些细部不 够重视,而恰恰是这些细小失误都有可能给施工带来很多 麻烦:譬如在很多厂房的施工中大量地补设埋件,不但给 甲方带来经济损失也给施工带来很多困难。另外由于整个 水泥厂建设中钢结构采用得比较多,钢结构与混凝土结构
浅谈转换结构的整体转换和局部转换
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16 百家论坛Building StructureWe learn we go浅谈转换结构的整体转换和局部转换张维斌/中国中元国际工程公司 唐晓丽/中国建筑标准设计研究院1 整体转换与局部转换的区别根据建筑的功能要求,结构转换可能是整体转换(同一个楼层有多处转换,形成转换层;或结构中不在同一楼层有多处转换,致使结构多处不规则),也可能是局部转换(一个楼层仅有小范围转换,仅需局部设置少数转换构件)。
这两种转换在结构受力上虽然都存在相似的缺点,但在程度上有很大不同。
首先,整体转换的结构不但在竖向荷载下传力不直接,传力路径复杂,而且转换层上、下部楼层结构竖向刚度发生突变,在地震作用下易形成结构下部变形过大的软弱层,进而发展成为承载力不足的薄弱层,抗震性能很差,在大震时易倒塌。
故其对结构的影响是整体性的,且程度很严重。
而局部转换的结构虽然在竖向荷载作用下结构传力不直接,传力路径复杂,但结构楼层的竖向刚度一般不会发生突变。
比如在框架结构或框架-剪力墙结构中,某楼层抽去一、二根柱子的托柱实腹梁转换;上、下楼层柱子错位采用搭接柱转换或斜撑转换等,显然结构整体抗侧力刚度变化并不大,转换层上、下楼层结构竖向刚度变化也很小。
虽然转换构件及其邻近的一些构件内力较大,但毕竟影响是局部性的,且程度较轻。
其次,由框支剪力墙和其他落地剪力墙满足一定间距要求组成的底部大空间部分框支-剪力墙结构,当地面以上的大空间层数越多即转换层位置越高时,转换层上、下刚度突变越大,层间位移角和内力传递途径的突变越加剧,结构的扭转效应越严重。
此外,落地墙或筒体易产生受弯裂缝,从而使框支柱内力增大;转换层上部的墙体也易发生破坏,不利于抗震。
底部带转换层的框架-核心筒结构仅外框架有抽柱转换,承担结构绝大部分侧力的内筒剪力墙体从上到下建筑上无变化,没有结构转换,故其竖向刚度变化不像部分框支-剪力墙结构的那么大,转换层上、下内力传递途径的突变程度也小于部分框支-剪力墙结构的;而当结构仅为局部转换时,由于转换层上下层刚度变化比部分框支-剪力墙结构的要小,因此由结构高位转换所引起的不利影响也较整体转换的程度要轻。
阐述框支结构设计要点和转换构件设计要求
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阐述框支结构设计要点和转换构件设计要求0引言所谓的转换层,是指建筑物某层的上部与下部平面使用功能不同,该楼层上部与下部采用不同结构类型,并通过该楼层进行结构转换的结构。
而剪力墙,是指房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载的墙体。
为了更好的控制转换层剪力墙的施工,就需要做好有关方面的设计。
基于此,本文就高层建筑中带转换层的框支剪力墙设计进行了探讨,相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1工程概况该工程1#楼地下两层,地上一層为店面,地上二层为架空层,以上均为住宅,总层数三十层。
一层层高为5.25m,二层层高为6.15m,三至三十层层高均为3.1m,建筑物主体总高98.2m。
结构选用框支剪力墙结构体系,框支层位于三层住宅楼面,建筑抗震设防类别为丙类建筑,工程的抗震设防烈程度为7度,抗震设计基本地震加速度值为0.15g。
建筑场地类别为Ⅱ类,基本风压值:0.95kN/m2(100年一遇),地面粗糙度类别为C类。
结构分析软件采用中国建筑科学研究院PKPM系列软件《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATEW》。
取1#楼轴线1-28~轴线1-41之间的部分,转换层及标准层结构平面如附图1。
图1标准层结构平面各种形式转换层的优缺点如下(1)梁式转换层:优点-设计和施工均较为简单,传力较为明确;缺点-当上下轴线错位布置时,需增设较多的转换次梁,空间受力较为复杂。
(2)箱式转换层:优点-转换梁的约束强,刚度大,整体工作效果好,上下部传力较为均匀,并且建筑功能上还可将其作为“设备层”;缺点-转换梁梁中开设备洞较多,施工复杂,且造价较高。
(3)桁架式转换层:优点-框支柱柱顶弯矩和剪力比其他几种转换型式相对较小;缺点-施工比较麻烦,且对于轴线错位布置时难度较大。
结合工程实际建筑布局情况,并考虑经济指标及施工难易程度,经过技术经济比较后,决定采用梁式转换层结构型式,也可称为梁式框支剪力墙结构。
浅谈框支转换和一般转换的几点区别
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浅谈框支转换和一般转换的几点区别浅谈框支转换和一般转换的几点区别张维斌(中国建筑标准设计研究院北京 100044))为了争取建筑物有较大空间,满足使用功能要求,结构设计上一般有两种处理方法:对剪力墙,可以通过在某些楼层开大洞获得需要的大空间;对框架,可以在相应的楼层上抽去几根柱子形成大空间。
两者的共同特点是上部楼层的部分竖向构件(剪力墙或框架柱)不能直接连续贯通落地,需设置结构转换构件,而结构转换构件传力不直接,应力复杂。
结构转换构件可采用实腹梁、桁架、箱形结构、斜撑等,非抗震设计、6 度抗震设计以及7、8 度抗震设计的地下室,其转换构件可采用厚板。
这两种转换都广泛应用于底部为商店、餐厅、车库、机房,上部为住宅、公寓、饭店、综合楼等的多高层建筑。
在建筑功能上大空间的效果相同,但在结构设计上,受力性能却很不一样,转换构件内力、配筋计算和构造设计上也有很大的区别。
1 受力及竖向刚度变化以单片框支剪力墙和单榀抽柱框架的实腹转换梁为例,前者为框支转换梁,后者可称为托柱转换梁。
1.1 两者受力不同在竖向荷载作用下,框支剪力墙转换层的墙体有拱效应,两支座处竖向应力大,同时有水平向应力(推力),跨中则会出现拉应力。
框支梁就像是拱的拉杆,在竖向荷载下除了有弯矩、剪力外,还有轴向拉力。
拉力沿梁全长不均匀,跨中处大,支座处减小。
框支柱除受有弯矩、轴力外,还承受较大的剪力(图1)。
而抽柱转换形成的托柱梁在竖向荷载作用下的内力和普通跨中有集中荷载的框架梁相似(图2),只不过是梁跨度较大,跨中有很大的集中荷载,故梁端和跨中的弯矩、剪力都很大,但基本没有轴向拉力,柱的剪力较小。
节点的不平衡弯矩完全按相交于该节点的梁、柱刚度进行分配。
1.2 竖向刚度变化不同框支剪力墙转换层框支梁以上为抗侧力刚度很大的剪力墙,与下面的框支柱抗侧力刚度差异很大,而抽柱转换仅是托柱梁上下层柱子根数略有变化,其竖向刚度差异不大,故在水平荷载下框支剪力墙转换层和抽柱转换层两者的内力差异很大。
浅谈高层短肢剪力墙梁式转换结构设计
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2 短肢 剪 力墙 梁式 转 换结构 和 框 支 剪力 墙 梁 式转换结构设计概念 的不 同
() 1 转换梁、 柱受力不同。短肢剪力墙梁式转换结构属于一
般转换结构,其转换梁 、柱与框支剪力墙梁式转换结构的框支 梁、 框支柱虽都为转换构件 , 但受力性能很不一样。在竖 向荷载 作用下 , 框支剪力墙 上的墙体有拱效应 , 两支座处竖 向应力大 ,
部分框 支剪 力墙 结构主要 的转换类型有 : 梁式转换 、 桁架式 转换 、 式转换 、 板 箱形转换等 结构类型 , 中, 其 梁式转换层具有传
力直接、 明确 , 设计和施工较简单 , 价也较节 省的特 点, 造 因而广
泛应用 。
一
() 5 框支梁和一般转换梁在构造做法上也有很大区别。 支承
() 置落地筒体 ( 3布 或一般剪 力墙) 的高层短肢剪 力墙粱式
转 换结构在Ⅶ 、 Ⅷ度抗震设计时 , 短肢剪力墙宜 设置翼缘 , 一字 形 短肢 剪力墙平 面外 不宜布置 与之单侧相交 的楼面梁 。B度高
层建筑和Ⅸ度抗震设计的 A级高度高层建筑,不应采用此类结 构。
载作用下 的受力和一般跨 中有集 中力 的框架梁相 同。仅仅是 由 于跨 度大、 中又有很大 的集 中荷载 , 跨 故梁端和跨 中的弯矩 、 剪
平力。
对结构竖向支承构件进行转换。 目前, 普遍采用的结构转换型式
为部分框支剪力墙结构 , 此类 型结构 , 除布置一定数量落地剪力 墙 以外 , 在转 换层 上部布置剪力墙 , 下部布 置框 支柱, 通过转换 层水平转换构件实现 下部 结构竖 向构件 ( 、 数 量减 少, 墙 柱) 达到 大柱 网、 大空 间的使用要求。
转换梁属于一般转换梁, 而非框支梁 , 支承转 换梁 的结构柱 也非 框支柱 , 整体结构 的受力及变形与部分框支剪力墙有较大不 同。 本文根据相关资料及笔者以往 设计经验 ,对 短肢剪力墙梁 式转 换结构的设计概念及要点作总结和探讨 。
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浅谈框支转换和一般转换的几点区别
浅谈框支转换和一般转换的几点区别
摘要:为了争取建筑物有较大空间,满足使用功能要求,结构设计上一般有两种处理方法:对剪力墙,可以通过在某些楼层开大洞获得需要的大空间;对框架,可以在相应的楼层上抽去几根柱子形成大空间。
两者的共同特点是上部楼层的部分竖向构件(剪力墙或框架柱)不能直接连续贯通落地,需设置结构转换构件,而结构转换构件传力不直接,应力复杂。
关键词:转换构件、框支剪力墙、转换层楼板、转换梁
结构转换构件可采用实腹梁、桁架、箱形结构、斜撑等,非抗震设计、6度抗震设计以及7、8度抗震设计的地下室,其转换构件可采用厚板。
这两种转换都广泛应用于底部为商店、餐厅、车库、机房,上部为住宅、公寓、饭店、综合楼等的多高层建筑。
在建筑功能上大空间的效果相同,但在结构设计上,受力性能却很不一样,转换构件内力、配筋计算和构造设计上也有很大的区别。
1 受力及竖向刚度变化以单片框支剪力墙和单榀抽柱框架的实腹转换梁为例,前者为框支转换梁,后者可称为托柱转换梁。
1.1 两者受力不同在竖向荷载作用下,框支剪力墙转换层的墙体有拱效应,两支座处竖向应力大,同时有水平向应力(推力),跨中则会出现拉应力。
框支梁就像是拱的拉杆,在竖向荷载下除了有弯矩、剪力外,还有轴向拉力。
拉力沿梁全长不均匀,跨中处大,支座处减小。
框支柱除受有弯矩、轴力外,还承受较大的剪力。
而抽柱转换形成的托柱梁在竖向荷载作用下的内力和普通跨中有集中荷载的框架梁相似,只不过是梁跨度较大,跨中有很大的集中荷载,故梁端和跨中的弯矩、剪力都很大,但基本没有轴向拉力,柱的剪力较小。
节点的不平衡弯矩完全按相交于该节点的梁、柱刚度进行分配。
1.2 竖向刚度变化不同框支剪力墙转换层框支梁以上为抗侧力刚度很大的剪力墙,与下面的框支柱抗侧力刚度差异很大,而抽柱转换仅是托柱梁上下层柱子根数略有变化,其竖向刚度差异不大,故在水平荷载下框支剪力墙转换层和抽柱转换层两者的内力差异很大。
1.3 转换层楼板的作用有别抽柱转换层加厚楼板仅是为了加大楼板的水平刚度,以便更有效地传递水平力;而框支转换层加厚楼板除了能更有效地传递水平力之外,还有协助框支梁受拉的作用。
2 转换梁的承载力计算及配筋构造框支梁和托柱梁在承载力计算和配筋构造上有很大区别。
框支梁为拉、弯、剪构件,正截面承载力按偏心受拉计算,斜截面承载力按拉、剪计算。
高规第10.2.8条第2款规定:偏心受拉的框支梁,其支座上部纵向受力钢筋至少应有50%沿梁全长贯通,下部纵向钢筋应全部直通到柱内。
作者理解:应根据工程实际情况,当配筋计算是由跨中正弯矩和拉力组合控制时,支座上部纵向受力钢筋至少应有50%沿梁全长贯通,下部纵向钢筋应全部直通到柱内;当配筋计算是由支座负弯矩和拉力组合控制时,支座上部纵向受力钢筋应全部(100%)沿梁全长贯通,下部纵向钢筋应全部直通到柱内。
另外,框支梁以上墙体是转换构件的组成部分,应力复杂,与一般剪力墙的配筋构造也不一样。
而托柱梁为弯、剪构件,正截面承载力按纯弯计算,斜截面承载力按受剪计算。
其配筋构造和一般梁相同。
框支梁和托柱梁在构造做法上还有很多区别,限于篇幅,不再赘述。
无论是框支梁、托柱梁还是托不完整墙体转换梁,除应进行整体分析外,还应进行局部补充计算。
3 转换梁的平面外设计一般情况下,设计假定剪力墙平面外抗弯刚度为零或很小,框支梁与框支柱或框支梁与其上的墙体截面中心线宜重合。
此时,可将该片框支剪力墙按平面结构进行有限元计算分析,计算模型与结构实际受力状态基本一致,计算结果是正确可靠的。
若框支梁与框支柱或框支梁与其上的墙体截面中心线不重合,偏心距较大,则转换梁扭矩不可忽视,如仍按切榀计算,又未采取合理可靠的构造措施,则肯定存在安全隐患,甚至有可能导致该转换梁的剪力
和扭矩作用截面的剪压比远大于限值,使梁受剪破坏。
此时,应考虑偏心所产生的扭矩,或按空间结构进行有限元计算分析,并据此采取合理可靠的构造措施,如在其平面外增设次梁以平衡平面外弯矩,加大框支梁截面尺寸或配置抗扭钢筋等。
对托柱梁,由于托柱梁上托的是空间受力的框架柱,柱的两主轴方向都有较大的弯矩,故设计中除应对此柱按计算配足两个方向的受力钢筋外,还应在垂直于托柱梁轴线方向的转换层板内设置拉梁(或暗梁),以平衡柱根部弯矩,保证梁平面外承载力满足设计要求。
当托柱梁所受柱子传来的集中荷载较大(所托层数较多)时,宜验算托柱梁上梁柱交接处的混凝土局部受压承载力。
4 转换层位置由框支剪力墙和其他落地剪力墙满足一定间距要求组成的底部大空间部分框支-剪力墙结构,当地面以上的大空间层数越多也即转换层位置越高时,转换层上、下刚度突变越大,层间位移角和内力传递途径的突变越加剧。
此外,落地墙或筒体易受弯产生裂缝,从而使框支柱内力增大,转换层上部的墙体易于破坏,不利于抗震。
因此,高规规定:底部大空间部分框支-剪力墙高层建筑结构在地面以上的大空间层数,8度时不宜超过3层,7度时不宜超过5层,6度时层数可适当增加。
底部带转换层的框架-核心筒结构和外筒为密柱的筒中筒结构,结构竖向刚度变化不像部分框支-剪力墙那么大,转换层上、下内力传递途径的突变程度也小于部分框支-剪力墙结构,故其转换层位置可适当提高。
抗震设计时,应尽量避免高位转换,如必须高位转换,应当慎重设计,并应作专门分析及采取可靠有效的措施。
当采用框支剪力墙且仅为少量的局部转换时,虽然也会使结构的楼层竖向刚度发生较大变化,传力不直接,转换构件应力复杂,甚至结构竖向不规则,产生薄弱层等,但由于转换层上下层刚度变化比部分框支-剪力墙结构的要小,故转换层位置可根据上下层刚度比适当放宽,特别是对梁托柱的局部转换,转换层位置更可放宽。
例如,某工程在18层有局部退台,需在此层设置3根单跨的托柱梁,虽然传力间接,但并未使结构的楼层竖向刚度发生较大变化,不应受高规有关高位转换的限制。
但对局部转换部位的构件应根据结构的实际受力情况予以加强,例如提高转换层构件的抗震等级,水平地震作用的内力乘以增大系数,提高配筋率等。