浅析高层建筑桁架转换层结构设计
试述高层建筑结构转换层的结构设计
试述高层建筑结构转换层的结构设计试述高层建筑结构转换层的结构设计摘要:本文笔者结合自身工作实践经验,从高层建筑转换层的结构形式、高层建筑转换层的设计原则、高层建筑转换层的结构设计以及高层建筑中转换层结构优化设计策略等方面对高层建筑结构转换层的结构设计进行了探讨,希望对相关从业人员具有借鉴意义。
关键词:高层建筑结构转换层结构设计中图分类号:TU318文献标识码: A一、高层建筑转换层的结构形式按照结构形式来分类高层建筑转换层可以分为桁架体系、粱--柱体系、厚板转换体系和墙梁体系等,梁--柱体系是最为常见的。
如果内部需要形成较大的空间,包括轴线转变和结构类型转变时,可以采用桁架式、梁式和板式的转换层;如果框筒结构需要在底层形成较大的入口,这是可以使用多种转换形式,梁式、墙式、拱式和合柱式。
目前我国普遍使用梁式转换层,由于设计和施工比较简单、受力比较明确,底部大空间的剪力墙结构会经常采用。
二、高层建筑转换层的设计原则在确定好结构形式后,设计过程中还要遵循以下几个原则:1.要尽量减少转换次数,布置主体的竖向构件时,要上下连续贯通尽可能多的剪力墙和柱,转换构件少,转换层引起的刚度突变就会小,就会越有利于结构的抗震。
2.做到传力直接,在设计时要避免多级转换,使水平转换结构能够传力直接,要避免使用次框、支柱梁的结构方案。
3.要优化转换层上下结构的侧向刚度比值。
按照相关的规范要求,在设计过程可以采取加大框支柱断面、加厚剪力墙厚度、提高混凝土强度等级来强化转换层下部结构的刚度,还可以弱化上部结构的刚度。
这些措施可以减少优化转换层上下结构承载力和侧向刚度的变化,满足抗震的要求。
4.要保证计算的准确性,可以采用两种力学模型不同的三维空间分析软件来计算整体的内力,两种软件计算完成后还要进行结果的对比分析。
三、高层建筑转换层的结构设计1 .高层建筑转换层中有关抗震的设计高层建筑转换层会引起建筑物竖向刚度发生突变,遭遇地震作用时形成薄弱环节,就会影响结构的抗震功能。
预应力混凝土桁架转换层高层建筑结构设计分析
预应力混凝土桁架转换层高层建筑结构设计分析引言:转换层对于整个的高层建筑来说正是处在一个比较关键的受力部位,由于高层建筑当中转换层的存在打破了沿着建筑物高度的方向原有的那种均匀性的高度,这也就导致了高层建筑当中力的传递途径被大大的改变了。
所以说在进行高层建筑转换层的设计的时候不能够采用均匀的结构来进行设计,随着预应力混凝土在建筑工程当中的广泛应用,从预应力混凝土在建筑工程的应用当中我们能够看出,预应力混凝土结构具有着十分高的承载力以及抗裂性,并且预应力混凝土的自重是比较轻的,相对于建筑工程当中的传统做法来说能够更好的节省钢筋以及混凝土,在对建筑物的质量进行保证的前提之下能够帮助工程创造出更好的经济以及社会效益。
一、布置原则概述通过很多的工程实践当中我们能够看出,在进行预应力转换桁架的设计的时候通常来说都是需要结合高层建筑的功能要求以及结构传力的实际,一处或者是多处的不止在高层建筑物的高度的方向上,具体的要求上必须要满足规范中要求的桁架转换层上、下层剪切刚度比,保证高层建筑竖向刚度的连续性。
同时还需要进行考虑的就是要尽量的去避免抗震建筑设计上的高位转换。
如果说在在高层建筑的建筑功能上必须要求继续拧高位转换的话,那么桁架转换层结构就是首选的结构了,这个结构能够有效的减少震害。
从实践经验当中我们能够看出,在高层建筑转换桁架的要求必须为竖向承重构件,并且还需要满足的就是必须是抗侧力构件。
在平面上进行相应的布置的时候应该遵守的原则就是均匀、分散、对称、周边,需要保证的就是切实的避免因为扭转对建筑物造成伤害。
二、结构设计与构造要求(一)设计的原则分析在预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计中的设计原则主要可以总结到一下几点:第一,强化转换层及其下部,弱化转换层上部;第二,强斜腹杆、强节点;第三,强柱弱梁、强边柱、弱中柱。
上面说的几点设计原则都是经过了多次的实验以及实践进行证明了的结果,如果在高层建筑结构设计当中按照上面的设计原则进行设计的话,带桁架转换层结构在高层建筑当中的应用是具有着非常好的延性的,能够有效的进行工程抗震。
关于高层建筑转换层结构设计分析
关于高层建筑转换层结构设计分析高层建筑转换层结构设计分析在高层建筑转换层结构设计中,需要考虑多个方面的因素,如建筑的结构承载能力、建筑物的使用功能、建筑物的空间布局等。
本文将从这些方面进行分析和探讨。
对于高层建筑的结构承载能力,是设计转换层结构的基础。
在设计过程中,需要根据高层建筑的原始结构和转换层的需求,结合相关的力学知识和结构设计原理,进行合理的结构设计。
根据建筑物的类型和高度,可以选择适合的结构形式,如框架结构、剪力墙结构、筒状结构等。
还需要进行专业的力学计算和有限元分析,确保设计的结构能够满足承载力、抗震性等方面的要求。
高层建筑转换层的设计还需要考虑建筑物的使用功能。
不同的使用功能需要满足不同的需求,如商业空间需要考虑布局的灵活性和商业属性的体现;办公空间需要考虑工作环境的舒适性和办公功能的支持;住宅空间需要满足居住者的居住需求等。
在设计过程中,需要充分与业主和使用者沟通,了解他们的需求和期望,并根据实际情况进行合理的布局和功能规划。
还需要考虑安全性和便利性,如疏散通道的设置、消防设施的配置等。
高层建筑转换层的设计还需要考虑建筑物的空间布局。
高层建筑的空间布局应该合理,并能够提供舒适的使用环境。
在设计过程中,需要考虑建筑物的整体布局、各个功能区域的位置和相互关系等因素。
还需要注意充分利用空间,提高空间的利用效率,并考虑到防水、隔声、保温等方面的要求。
高层建筑转换层的设计还需要考虑建筑物的外观形象。
高层建筑通常是城市的标志性建筑,其外观形象会对城市的整体形象产生重要影响。
在设计过程中,需要考虑建筑物的比例、立面处理、材料的选用等因素,以打造出具有时代感和城市特色的建筑形象。
高层建筑转换层结构设计分析需要考虑建筑的结构承载能力、使用功能、空间布局和外观形象等因素。
在设计过程中,需要充分考虑各种因素的相互影响和协调,以实现结构的稳定性、功能的实用性、空间的高效性和建筑形象的美观性。
还需要根据实际情况进行合理权衡和取舍,以达到经济性和可行性的要求。
浅谈高层建筑结构转换层
浅谈高层建筑结构转换层因建设用地紧张,越来越多地采用底层为商业用房上层为住宅的高层商住楼建筑。
商业用房一般需要大空间、大跨度,而住宅用房的空间和跨度相对较小。
这样的建筑结构上下不能贯通,因此,需在商业用房和住宅用房之间设置转换层,来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换。
1.多功能综合性高层建筑结构体系的特点从建筑使用功能而言,在设计中,通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分,而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。
这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。
由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置,相应地,要求不同的结构形式,如何将他们之间通过合理地转换过渡,沿竖向组合在一起,就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。
结构上的转换层概念,主要是指在整个建筑结构体系中,合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。
它在主要满足结构安全功能要求的同时,多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。
这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架一剪力墙等结构体系中。
2.转换层的类型转换层可供选择的构件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑、厚板等。
为实现高层建筑内部上、下层结构形式与柱网的变化,可以用以下的结构转换形式:2.1梁式转换由于它受力明确,设计与施工简单,一般用于上层为剪力墙结构,下层为框架结构的转换。
当纵、横向同时需要转换时,可采用双向梁布置的转换方式。
2.2板式转换层当上、下柱网、轴线有较大错位,不便用梁式转换层时,可以采用板式转换方式。
板的厚度一般很大,以形成厚板式承台转换层。
它的下层柱网可以灵活布置,不必严格与上层结构对齐,但板很厚,自重很大,材料用量很多。
2.3箱式转换层当需要从上层向更大跨度的下层进行转换时,若采用梁式或板式转换层已不能解决问题,这种情况下,可以采用箱式转换层。
论桁架转换层的结构设计
论桁架转换层的结构设计【摘要】随着高层建筑的增多,作为关键位置的转换层结构设计成为了整个工程的重要问题所在,本文结合实例详细分析了转换桁架的设计步骤以及需注意的细节,希望可以在确保建筑物安全的前提下,能够创造出很好的经济和社会效益。
【关键词】建筑工程;转换桁架;结构设计对于整个高层建筑来说,转换层处于受力的重要位置,相比其他结构层,转换层具有受力复杂、结构层刚度大、重量大等特点,因此,转换层的设计对于整体结构来说意义重大,其设计的合理、安全、经济性对建筑项目也具有重要的影响。
文章将结合某五星级酒店工程具体案例,从转换桁架结构设计方面进行系统的研究,以得到一些对设计有实际指导意义的结论。
1、工程概况某五星级酒店工程为地下两层地上十层,因建筑功能需要在一至三层局部形成大空间高约15m;在四层形成局部桁架转换,桁架高度为四层整层高6.6m,桁架跨度为三个柱距3*9.6=28.8m;两端与型钢混凝土柱刚接;左右各延伸半跨以平衡负弯矩。
桁架弦杆采用型钢砼,腹杆采用焊接箱型截面钢结构。
整个结构以SETWE软件计算,通过PMSAP及STS桁架模块进行复核。
图1 结构三维线框图图2 桁架下弦平面布置图图3 桁架立面图2、构件设计2.1桁架构件桁架上下弦所在楼层及上托楼层屋面等共计八层荷载,首先以SATWE整体建模分析,楼层组装时3、4、5层一次形成刚度,模拟真实条件。
再分别以PMSAP 及STS桁架模块复核内力及变形。
由于桁架杆件内力大,腹杆采用焊接箱型截面,与上下翼缘采用刚接,为避免端部节点区域的破坏,端斜杆采用受压布置方式,为增强受压稳定性采用具有双受压翼缘的焊接箱型截面。
端斜杆最大轴力Nmax=10000kN,采用箱型B600*40;受力较小斜腹杆采用B600*25;上下翼缘采用型钢混凝梁1000*1280内含焊接H型钢H1000*700*40*60;整个桁架采用刚接桁架,与型钢混凝土柱刚接。
为确保上下弦楼面及上部楼层楼面竖向位移,严格控制桁架竖向挠度值、并以起拱方式消除部分挠度。
关于高层建筑转换层结构设计分析
关于高层建筑转换层结构设计分析随着城市化进程的不断推进,越来越多的高层建筑成为城市中的地标性建筑物,而高层建筑的结构设计显得尤为重要。
在高层建筑中,转换层结构设计起着至关重要的作用,它不仅影响着建筑物的稳定性和安全性,还直接关系到建筑物的使用性能和经济性。
对于高层建筑转换层结构设计的分析十分必要。
本文将对高层建筑转换层结构设计进行深入分析,探讨其设计原则、常见形式和影响因素,以期更好地理解和应用这一关键设计内容。
高层建筑转换层结构设计的原则主要包括以下几点:首先是满足结构稳定性和承载能力的要求。
由于高层建筑所承受的风荷载和地震作用较大,因此转换层结构必须具有足够的抗风和抗震能力,能够有效地分担和传递外部荷载。
其次是满足使用功能和空间布局的要求。
转换层结构需要能够为建筑提供合理的使用功能和空间布局,保证建筑内部的灵活性和舒适性。
最后是满足经济性和施工可行性的要求。
转换层结构设计应该在满足上述要求的前提下,尽可能地降低成本并简化施工工艺,从而提高整个建筑项目的经济效益。
在实际设计中,高层建筑的转换层结构形式主要有以下几种:一是框架-筒体结构。
这种结构形式采用框架结构负责承受垂直荷载和水平荷载,同时通过筒体结构来提高整个建筑的刚度和稳定性,适用于高层建筑中的转换层。
二是核心筒-外框架结构。
这种结构形式采用核心筒负责承受垂直荷载和大部分水平荷载,外框架结构只承担少量水平荷载,适用于高层建筑的转换层和局部框架结构。
三是框支墙结构。
这种结构形式是将框架结构和支墙结构相结合,框架结构负责承受大部分水平荷载,支墙结构负责承受局部水平荷载和提高整体刚度,适用于高层建筑转换层和部分非转换层。
高层建筑转换层结构设计受到多种因素的影响,其中包括建筑的高度和形状、外部荷载、地基状况、材料特性、建筑功能和使用要求等。
建筑的高度和形状直接影响转换层结构的尺寸和布置,不同形式的高层建筑对转换层结构的设计要求也会有所不同。
外部荷载包括风荷载和地震荷载,这些荷载会直接作用于转换层结构,因此在设计时需要充分考虑这些荷载的大小和作用方式。
关于高层建筑转换层结构设计分析
关于高层建筑转换层结构设计分析高层建筑是都市的标志,也是城市发展的重要指标之一。
在现代城市化进程中,高层建筑的数目和高度不断增加,因此高层建筑的结构设计和安全问题显得尤为重要。
高层建筑的转换层结构设计是其结构安全的关键之一。
本文将通过对高层建筑转换层结构设计的分析,探讨其重要性以及一些常见的设计要点。
高层建筑转换层结构设计的重要性不言而喻。
转换层是连接不同结构体系的关键部位,也是承担大部分水平荷载的结构部件之一。
其设计需符合大跨度、大荷载、大变形的要求,并兼顾节约材料、减少成本的经济性。
由于高层建筑常常面临地震、风荷载等自然灾害,转换层的设计更需考虑结构的抗震性能和抗风性能。
高层建筑转换层结构设计的重要性可谓毋庸置疑。
高层建筑转换层结构设计的一些常见要点包括:结构形式的选择、材料的选用、连接设计、荷载传递等。
在结构形式的选择上,往往会根据转换层上下楼层的布置情况、承载荷载的大小、建筑空间的限制等因素,选择合适的结构形式。
目前,常见的结构形式有框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、框架-框架结构等。
每种形式都有其适用的范围和特点,因此需要根据具体情况进行选择。
在材料的选用上,需要考虑材料的强度、韧性、耐久性、施工方便性等因素。
常见的转换层结构材料包括钢筋混凝土、钢结构、复合材料等。
不同的材料有不同的特点和适用范围,因此需要在设计中进行合理的选择和搭配。
连接设计也是高层建筑转换层结构设计中的重要环节。
连接部位通常是结构的薄弱部分,也是易发生脆断、裂缝等问题的关键部位。
在连接设计上需要考虑结构的整体性,采取合适的加强措施,确保连接部位的安全可靠。
荷载传递也是高层建筑转换层结构设计中需要重点考虑的问题。
由于转换层处于建筑的上下部分,需要承担大部分水平荷载。
在荷载传递设计上需要兼顾结构的稳定性和承载能力,在设计时需要进行合理的静动力分析和计算,确保转换层的荷载传递行为符合要求。
高层建筑转换层结构设计是其结构安全的重要部分,也是结构设计中需要重点考虑的环节。
带钢桁架转换层高层建筑结构设计分析
带钢桁架转换层高层建筑结构设计分析首先对钢桁架转换层高层建筑结构体系进行归纳,在此基础上,通过时钢桁架转换层高层建设结构体系的工程实例的分析,从结构选型的确定等方面进行系统的研究。
以得到一些对设计有实际指导意义的结论。
标签:带钢桁架;转换屡;高层建筑结构目前,随着高层建筑的迅速发展。
建筑功能的要求也日益复杂化,建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。
一般结构层相比,转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大,受力复杂等特点,这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件,它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。
1 带钢桁架转换层高层建筑结构的构造要求带桁架转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则,使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近,平滑过渡。
抗震设计时。
控制转换层上下主体的结构侧向刚度,当转换层设置在3层及3层以上时。
其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。
将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。
此时,腹杆作为柱单元。
上、下弦杆作为梁单元,按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。
计算时,转换桁架按实际杆件布置参与整体分析,但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。
整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。
还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。
带桁架转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆,强节点”。
桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则,以保证转换层的结构具有较好的延性,确保塑性饺在梁端出现,能够满足工程抗震的要求。
转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋,每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于0.25%,且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。
转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。
2带钢桁架转换层商层建筑结构实例分析对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。
建筑施工中转换桁架的结构设计
[ DO l l 1 0 . 1 3 6 1 6 / j . c n k i . g c j s y s j . 2 0 1 5 . 0 3 . 0 0 1
的第 8 层 设置了和层高 一致 的转 换桁架 , 立面收 工弯成后 , 将
其作 为建 筑的避难层 。在建 筑结 构的第 5 8 层, 沿结 构外侧设
置 了桁架 , 并 以此 来托住楼层上部 的柱 子 , 并对结构在 侧向荷 载 影响下产 生的变形提供 刚度需求 。建 筑结构布置 图如图 1
1 工程 简介
某建筑工程 的下部 需要一个比较大 的活动 空间 ,所以建 筑的 l ~ 8层之 间使 4根 角柱和 8根巨柱作 为外框 架。在建筑
8 层、 5 8 层立面上分别设置了两道与塔 楼层数一样高的环带桁
架( 见图 1 a 、 b ) 。 为了全面提升外 围框架的抗侧力 , 利用桁架和 外框架 的角柱 ( 4 根) 与巨柱 ( 8根 ) 构成 了一个 抗侧力系统 , 另 外桁架还具有转换层的功 用[ 1 】 。 该塔楼把第 8层桁架上面 的外 框柱 ( 4 8 根) 转换成了该桁架下面的巨柱( 8根 ) 与角柱 ( 4根 ) , 基于角部 的结构设 置 , 该塔楼 上还配置 了次转换桁架 , 且还在
a第 8层转换桁架 b第5 8 层转换桁架
l 工程建设与设计
『 C o n s l r u c t l o n &D e s i s n F o r P r o j e c t
a 下 弦
b上 弦
高层建筑结构转换层的结构设计分析
高层建筑结构转换层的结构设计分析摘要:随着我国城市化进程加快,建筑行业得到快速发展,许多新型施工技术被应用于建筑施工过程中。
随着人们生活品质的提高,对生活环境、工作环境的要求越来越高,各种各样的高层建筑也增多,且高层建筑的形式也呈现多样化态势,高层建筑的功能逐渐增多,建筑物向着综合性的方向发展。
为了保证设计的舒适安全,必须要对高层建筑的结构变化处设置转换层,下面我们就对转换层设计进行系统的论述,对高层建筑结构转换层结构的分类与施工技术方法做一简单介绍。
关键词:高层建筑结构转换层结构设计正文:1.前言高层建筑的结构转换层设计是一项非常复杂的工程,在设计施工之前必须要对其进行细致的分析讨论,确定方案无误时才能进行施工,从力学的角度来分析,可以看出高层建筑转换层的上下层内力比较集中,并且地震力集中,设计起来非常困难,这也逐渐成为高层建筑设计的重要问题之一,一直受到国内外的高度重视,不同的高层建筑,由于其使用要求不同,其各层间也可能存在差异,上、下层间的建筑结构会有所不同,如果遇到这种情况,就需要采用转换层技术,对其连接处进行处理,以保证整个建筑结构的质量安全。
转换层结构的连接,其实就是将上层结构作为顶板,将下部结构做为连接的基础,从而使得高层建筑结构的稳定性得到提高,使其结构间整齐划一,整体性加强。
2.转换层的定义和功能高层建筑转换层可以分为两类,一类是结构转换层,另一类是功能转换层,本文主要是对结构转换层进行论述。
结构转换层的定义:对于一些高层建筑来说,结构转换层的设计有一定的难度,高层建筑一般上部用于公司办公或者居民住房,这样需要的墙多柱少,而下部一般用于超市等的商业用处,需要更大的空间,这样需要的就是墙少柱多,所以就必须要对其进行转换,将上部的墙体所承受的内力转移到下面的支柱上,这样的具备转换力的楼层一般被称为结构转换层。
功能:结构转换层的功能有很多,主要是将上下楼层的结构进行转换、改变上下层的柱网和结构类型、对上下层结构类型和柱网一起改变。
浅析带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计和施工建议
浅析带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计和施工建议摘要:随着社会的不断进步,人们对建筑物安全的要求越来越高,尤其是多高层建筑物的安全已日益受到人们的重视。
转换层是多高层建筑物承力的关键部位,是保障多高层建筑物安全的关键所在。
由于预应力混凝土桁架转换层具有较高的抗裂性与承载力,使其在多高层建筑物的施工中得到广泛应用。
本文将首先对预应力混凝土桁架转换层进行概述,分析预应力混凝土桁架转换层在多高层建筑中的结构设计,并总结预应力混凝土桁架转换层在多高层建筑中的施工建议。
关键词:预应力混凝土;桁架转换层;多高层建筑;结构设计;施工建议预应力混凝土结构,凭借其较高的抗裂性能与承载能力,被广泛应用于建筑物高承载转换层的建造中[1]。
预应力混凝土桁架转换层具有节省混凝土与钢筋,自重轻等优点,同时由于其杆件空隙较大,建造效果更加美观,且利于分割使用,因此具有较高的经济效益。
预应力混凝土桁架转换层概述桁架转换层是由常用的梁式转换层发展而来的。
桁架转换层根据其结构不同可分为斜杆桁架转换层、空腹桁架转换层、混合桁架转换层[2]。
当来自建筑物上方的荷载较大时,单层的桁架转换无法满足承重的需求。
在多高层建筑中,多采用双层或多层桁架转换层结构,也就是叠层桁架。
预应力混凝土桁架转换层具有自重较轻,便于管道穿插与截取使用等优点,且更加节省材料。
另外预应力混凝土桁架转换层对于建筑施工的要求也比较高。
2.预应力混凝土桁架转换层在多高层建筑中的结构设计2.1结构设计原则对于楼层高度较低的楼层,承压的斜腹杆将形成超短柱。
这种超短柱在发生地震时,十分容易受到震动的影响而损坏,使建筑的抗震性能严重下降。
在多高层建筑的施工中,预应力混凝土桁架转换层结构,应设计成高强斜腹杆。
按照多高层建筑混凝土结构相关技术规程中的规定进行设计。
由于预应力混凝土桁架转换层节点区域的负荷状态会受到较多因素的影响,承压状态十分复杂,极其容易出现剪切损坏的问题。
高层建筑抗震桁架转换层结构设计
2010年第2期结果:采用半球状铰接螺栓驳接件时最大应力为39.3MPa ,不采用半球状铰接驳接件时:最大的应力值为137.6MPa 。
2点支持式幕墙节点设计分析结论针对目前已经广泛应用的驳接式幕墙节点的构造从有限元方法的角度对其做了细致的分析,并分析了驳接式玻璃幕墙的受力性能。
在驳接式玻璃幕墙中,存在孔边应力集中的问题,驳接件夹持的区域可能由于局部拉应力过大而产生破坏。
如果驳接件采用球铰装置,就可以避免在较大的面外荷载(如风荷载)作用下,在玻璃的夹持区域产生较大的弯拉应力。
可以较好地改善驳接件与玻璃之间的受力性能,驳接点刚度不宜过大,局部应力过大,节点处的玻璃易于破坏。
鉴于驳接式玻璃幕墙特有的优越性,我们相信它将有广泛的应用前景,对它的理论研究也是有很强的现实意义。
参考文献:[1]杨威,王元清,石永久,等.点式支承玻璃板变形性能的分析研究[J].工业建筑,2001(4).[2]白宝鲲,赵波.无孔驳接式玻璃幕墙驳接件的特点与应用[J].门窗幕墙信息,2003(3).[3]杨威,王元清,石永久,等.孔边应力状态对点式支承玻璃板承载性能的影响分析[J].建筑结构,2001(6).作者简介:王箭飞(1972),男,工程硕士,工民建工程师;研究方向:建筑结构设计。
图5半球状铰接驳接件时应力图图6试验测点采样装置图2010年第2期(第27卷总第156期)建筑结构doi :10.3969/j.issn.1673-1093.2010.02.0180引言现代高层建筑由于功能上要求大空间,因而往往需要采用转换层结构,目前,目前高层建筑中,梁式转换层结构应用最为普遍,其主要优势是其实现了垂直转换,但如果在托柱形式的梁式转换层中,如果转换梁跨度很大,承托层数较多时,其上部框架柱传递下来的竖向荷载将会很大,就会导致转换梁的截面尺寸过大,实际实施中应用就必须考虑到这点。
另外,采用转换梁也不利于大型管道等设备系统的布置,不利于该转换层建筑空间的充分利用。
高层建筑转换结构设计浅谈
高层建筑转换结构设计浅谈高层建筑由于空间功能的复杂化,使得建筑结构也随之变化。
为了适应上部小空间、下部大空间的功能需要,需在两种结构的交接部位设置过渡结构,也即转换层。
本文结合工程实例,对高层建筑转换层结构设计应用作一些探讨。
一、转换层结构设计理论分析1、转换层结构表现形式通常情况下,转换层结构有梁式、厚板式、箱形、桁架式四种转换结构,因为建筑剪力墙结构布置复杂,所以转换梁结构必须具有非常强的支撑能力,梁式、厚板式墙体重力的承载能力较强。
对于空间跨度大的楼层,会采用桁架式转换结构,因为这种结构可以在降低转换梁高度的基础上,承载多向重力载荷。
2、转换层结构功能分析转换层是连接剪力墙上下框架的关联结构,在建筑各楼层结构出现层级变化时,转换层可以帮助建筑下层柱扩大切入口,形成多功能大柱网,并同时转换剪力墙框架结构,帮助上下层剪力墙的柱网分散在中轴线两遍,产生交互式作用力,以稳定整体建筑结构。
二、转换层结构设计应用分析1、工程概况某商业城由1#、2#、3#三栋高层住宅楼、四层商业裙楼、两层地下车库和环绕裙楼的步行街等综合组成,工程体量大。
该工程主体结构为全现浇钢筋砼框架剪力墙结构,楼盖采用主次梁肋形楼盖体系和井字梁楼盖体系。
27.450m标高以下框架、框支柱梁及剪力墙抗震等级为一级。
在21.00m标高设有结构转换层,转换层以上分为三栋25层塔楼,转换层以上结构为短肢剪力墙结构体系。
转换层以下各层为框架剪力墙结构,主要柱网尺寸为9m×9m,框架主梁与转换层主梁的位置相一致,次梁与转换层次梁的位置大体一致,部分转换层次梁位置下为板。
转换层以下各层主梁的最大截面为400×700mm,次梁的最大截面为300×550mm,板厚100mm。
以下各层设计使用荷载为3KN/m2。
2、转换层结构设计(1)转换层位于14.70m~21.00m标高之间,层高6.30m。
在19.50m标高位置与裙楼屋面连为一休。
高层建筑转换层结构探析
高层建筑转换层结构探析转换层结构设计,对结构抗震更有利,减少需结构转换的竖向构件,而且有利于扩大下部结构柱距,形成大柱网,从而更好地保证建筑的稳定性。
因此,对高层建筑转换层结构的设计的探讨有其重要的价值和意义。
一、转换层对于建筑而言,其下部需要的空间较大,因此,需要设计出尽可能大的空间,确保柱网的结构,要求墙体要尽可能的少,在这中间,有一个转换桁架,转换桁架是结构转换层的转换构件,是横向构件。
就是用桁架代替梁,此时就不叫转换梁,而叫转换桁架。
用于该层上下的墙或柱的轴线因房屋使用功能需要而错开(即上下不能对齐)时的构造。
在建筑结构中,转换层使建筑结构中的上下层轴线发生改变以及结构柱网也发生改变,以便于形成一个更大的柱网,以便于进行布置。
在实际应用中,转换层的作用主要分为两种,一种是结构转换层,另一种是功能转换层,以下做具体的说明:1.功能转换层常见的是功能转换层,也被称为设备转换层,主要是因建筑设备布置需要和管道立管位置变动需要而设的空间,由建筑专业布局;简单来讲,就在建筑的中间增加一个设备层,从中间拦腰一断。
尤其是对于较高的楼层,用户生活所需的用水、用电必须要通过由地下向室内提供,才能能满足他们的生活需要,与此同时,还带来电源不在负荷中心,距离太远的问题,这样,起始点压与供水的末端压力差过大,为此,必须要对建筑内的用电负荷重新计算分配,并在此基础上对进行减压处理,可是,要进行以上处理,就需要占用一定的空间,如果占用用户的空间,自然会不满意,所以,就可以通过功能转换层的设置,来解决以上的问题。
在实际的处理与设置中,通常将其称之为设备转换层,而且相关的规定中也明确的设计标准和范围,要求要尽可能地少占用地,高度最好是限定在2.2m以下,提高用地使用率。
2.结构转换层结构转换层通常是在不同的结构方式之间进行。
所谓的结构转换层,就是因建筑专业安排该层以上的使用功能不同(通常如居住功能)需要的房间布置的轴线对不齐下面的,就要有个结构构件的转换,由结构专业来设计并计算转换构件。
带桁架式转换层的高层建筑结构设计
2 . 强 转 换 层 及 下 层 、 弱 转 换 层 上 层 由于 转 换 层 上 部 通 常 采 用 含 剪 力 墙 的 结 构 , 而 下 部 为 框 架 结 构 ,这 就 造 成 转 换 层 的 上下 部 的 刚度
【 Ke y wo r d s 】h i h- g i r s e b u i l in d g s , t r u s s t y p e t r ns a f o r ma t i o n l a -
三 、 设计 中应注意的几点 问题 1 . 转换 层 设 置 高 度 不 宜 过 高
转 换 层 高度 越 高 ,使 得转 换 层 对 下 部 结 构 的动 力 特 性 影 响 越 明 显 , 同 时 传力 路 线 的 突 变 越 大 ,使 得 下 部 结 构 更 容 易破 坏 ; 转换 层 高度 低 的 建 筑 , 只 需控 制 侧 向 刚 度 比 即可 控 制 转 换 层 附近 的层 间 位 移 角 ; 对 于 转 换 层 高 度 更 高 的建 筑 ,还 须 控 制 转 换 层 上 下 部 结 构 的 等 效 刚 度 比 。转 换 层 高 度 越 高 , 转 换 层上 下 部 结 构 在 地 震 作 用 下 的 变 形 效 应 就 越 大 , 转 换层 上 下部 结 构 等 效 侧 向刚 度 比的 作 用 也 就 越 小 。 2 . 柱 宜直 接 落 在 转 换 层 主 结 构 上 根据 《 建 筑 抗 震 设 计 规 范 》 中第 E . 2 . 4 条规定: 转 换 层 上部 的 竖 向 抗侧 力 构 件 ( 墙 、 柱 )宜 直 接 落 在 转 换 层 的主 结构 上 。 即 上 部 密 柱 宜 与 转 换 桁 架 斜 腹 杆 的交 点 、 空腹 桁 架 的 竖 腹 杆 在 位 置 上 重 合 。这 样 使 得 结 构 的传 力 路 线 明 确 , 受 力 合 理 ,且 相 邻 斜
高层建筑结构转换层结构设计
风荷载
根据风速和结构特性,采用阵风响 应分析法进行动力计算,确定转换 层的位移和内力。
有限元法
采用有限元分析软件对转换层进行 动力分析,考虑多种因素对结构的 影响。
有限元分析方法
实体模型
建立转换层的实体模型, 考虑梁、柱、墙等构件的 细节和连接方式,进行精 细化分析。
材料非线性
考虑材料非线性对结构的 影响,如混凝土的塑性和 钢材的应变硬化等。
01
02
03
剪力墙结构
根据地震作用和竖向荷载 ,采用分层法进行静力计 算,确定转换层的内力和 位移。
框架-核心筒结构
根据地震作用和竖向荷载 ,采用整体法进行静力计 算,确定转换层的内力和 位移。
有限元法
采用有限元分析软件对转 换层进行静力分析,考虑 多种因素对结构的影响。
动力计算方法
地震作用
根据地震动参数和结构特性, 采用振型分解反应谱法或时程 分析法进行动力计算,确定转
确保转换层具有足够的承载能力和稳定性 ,满足垂直荷载和水平荷载的要求。
构造措施与细节处理
抗震设计
针对转换层的复杂受力情况,采取合理的 构造措施和细节处理,保证结构的安全性 和耐久性。
根据地震烈度和场地条件,进行合理的抗 震设计和分析,确保转换层在地震作用下 的性能满足要求。
03
转换层结构设计方法
静力计算方法
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高层建筑结构转换层结构设 计
2023-11-13
目录
• 引言 • 高层建筑结构转换层概述 • 转换层结构设计方法 • 转换层结构材料选择与优化 • 转换层结构设计实例分析 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
桁架转换层设计
﹒m减少了约50%,
仅为582.94KN﹒m,而弦杆的剪力值降低了约40%, 只有418.54KN.可见,空腹桁架端部设置斜腹杆,使竖向荷载
的传力方向和位置发生了变化,部分竖向荷载直接传给支座或靠 近支座,使端部上、下弦杆剪力和弯矩均较大幅度的减少,且有 利于控制水平杆件的竖向位移。因此,混合空腹桁架的受力性能 较优,但斜腹杆及上下弦杆中轴力较大,截面主要有轴力控制, 设计时应注意。 4.分析还表明,等节间空腹桁架设置斜腹杆后,其竖向刚度有较 大提高,可作为承受荷载、大跨度的竖向转换结构。
在有关文献中还列出了结构底部采用承托叠层桁架的结构方案的静力分析结果,其 中A4为底部截面高度1.50m大梁承托方案(图4-7 a);B4为大跨度以上三层大梁 (截面尺寸均为0.35m×0.85m)组成的叠层空腹桁架承托方案(图4-7 b);C4 为大跨度以上三层大梁(截面尺寸同B4)组成的迭层混合空腹桁架承托方案(图 4-7 c).
3、叠层混合空腹桁架由于存在一定数量的斜腹杆,改变了上 部竖向荷载的传力途径,将部分竖向荷载卸给靠近支座的竖腹 杆,直接传给支座,大幅度地降低了各层弦杆的弯矩和剪力, 但增加了斜杆和弦杆的轴向力。 4、单层和叠层桁架的工作机制可视为由多根截面较大的弦杆 (梁)共同承担上部竖向荷载的工作机制,斜腹杆改变了竖向 荷载的传力方向和位置,起卸载作用,类似于拱传力,因此, 用单层或叠层桁架替换转换梁作为转换层结构将是一种可行的 结构方案。但当转换桁架的跨度或承担的竖向荷载较大时,势 必会造成下弦杆的轴向拉力进一步增大,采用普通很凝土不能 满足转换结构抗裂要求时,一般可以考虑在桁架下弦杆施加预 应力,形成部分预应力混凝土桁架。
二 转换层功能及分类
(一)转换层的建筑功能 在高层建筑中设置转换层可以实现以下建筑功能: 1. 提供大的室内空间(框支剪力墙) 2. 提供大的入口(筒中筒结构) (二)转换层按结构功能分类 1.上层和下层结构类型转换 2.上层和下层柱网、轴线的改变 3.同时转换结构形式 和结构轴线位置
浅析超高层桁架转换层钢结构施工技术
建材发展导向2018年第18期2441 工程概况文章以某商务办公楼施工工程为例,对超高层桁架专管层钢结构施工技术进行了分析。
该建筑的具体信息如下,建筑高度262米,地上部分共五层,桁架装换层设置在42、43层。
建筑中的桁架转换层的结构较为复杂,由两道伸臂桁架、暗桁架及外框环桁架几部分组成的,桁架转换层具体信息如下:构件节点的最大重量为32t,钢结构的总重量为1400t,最大钢板厚度100mm。
采用的混凝土强度等级为C60,桁架转换层核心筒墙体厚度 800 mm。
2 桁架层的深化设计与优化本工程的桁架层设计和施工过程中应用了Tekla 软件和BIM 技术,其中利用Tekla 软件完成了桁架转换层的深化设计,而使用BIM 技术对桁架转换层构件的整个吊装过程进行了模拟,在模拟过程中重点对钢筋的规格与排布、钢骨的规格与具体位置等几部分进行了三维建模。
通过应用BIM 软件模拟建模,对结构中的大型节点进行了剖析,从中确定了型内相关工序的碰撞节点位置。
在设计过程中对超重结构的分节以及钢筋的连接方式进行了优化,利用上述手段保证了该建筑的桁架转换层结构施工的顺利进行。
2.1 伸臂桁架深化设计本工程结构部分伸臂桁架节点形式复杂,并且截面的尺寸较大,钢板较厚,厚度可以达到100 mm。
受到上述因素的影响该节点的重量很大,达到了28t,而且面临着难以与墙体钢筋进行连接的问题,工程施工所应用的塔式起重机并不能够完成节点构件吊装。
为了解决这一问题,工程设计过程中在满足焊接质量的前提下,对超重的节点进行了分节、分段的设计,为了满足实际情况,超重节点被分为了两部分,其中核心筒内部分的重量是18t,筒外部分重量为10t。
另外为了满足实际施工的需求,设计人员还将连接处钢筋进行了优化。
为了降低施工难度,高质量的完成桁架超重节点的安装和焊接工作,工程设计中采取了分段的方法,在核心筒墙体外侧 350 mm 处的节点分段,并且在分段位置增设了 3 道安装约束钢板,应用全熔透一级焊进行了拼接焊缝为的焊接工作。
浅谈带转换层高层建筑的结构设计
近 年 来 , 着 我 国 经 济 的 持 续 快速 发 展 , 们 对 高层 建 筑 的 随 人 功 能 要 求趋 向于 多样 化 、 综合 化 和 全 面 化 。较 为 常 见 的形 式 是 . 上 部 为 小 开 间 的 民用 住 宅 .下 部 为大 开 间 的 商场 或 公共 娱 乐 场
1 桁架 式转换 层 . 4
当 高层 建 筑 下 部 为 大 空 间商 场 ,上 部 为 小 空 间 客 房 采用桁架式转换层。 上部柱墙可
通 过桁 架传 至 下 部柱 墙 . 道 则 可 利用 桁 架 间 的 空 间穿 行 。采 而管 用桁架转换结构时。 一般 宜 跨 满 层 布 置 。 上 弦 节 点 与上 部 密 柱 且
或墙肢形心宜对中[ 桁架式转换层的框支柱柱顶弯矩和剪力比 3 1 。 其他几种转换型式相对较小。但此法施工复杂程度较高. 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 . 考 虑 并 经 济 指 标 及 施 工 难 易 程 度 . 过 技 术 经 济 比较 后 . 定 采 用 梁 式 经 决 转 换层 结 构 型 式 地 可称 为框 支 剪 力墙 结 构 。
以满足 住宅 户 型 的需 要 :而 下部 则希 望 有 尽 可 能大 的 自 由灵 活 空 间. 大柱 网 、 少墙 体 . 足 公共 使 用 要 求 。然 而 按 照 这 样 的 建 以满 筑 形 式进 行 结 构 布 置 时 , 部 墙 体 多 而密 。 部 柱 网少 而 稀 。 刚 上 下 即 度 上 大下 小 。 与常 规 的 结 构 竖 向布 置 的 原 则正 好 是 相 反 的 。 这 为
1转换层型式的类型及特点
转 换 层 根 据 建 筑 功 能 的 需 要 . 作 为 正 常 使 用 的楼 层 , 此 可 但
关于高层建筑转换层结构设计分析
关于高层建筑转换层结构设计分析随着城市化进程的加快和人口增长的需求,高层建筑在城市中的数量不断增加。
而高层建筑的结构设计是其设计建造过程中的重要环节之一,尤其是对于高层建筑的转换层结构设计更是至关重要。
高层建筑的转换层结构设计直接关系到建筑物的安全性和稳定性,因此需要进行深入分析和设计。
一、高层建筑转换层结构的作用1. 承重高层建筑转换层结构的第一个重要作用是承重。
在高层建筑中,转换层结构所承担的不仅仅是层板和柱子的重量,还承担着上部建筑结构的水平和垂直荷载。
转换层结构要能够稳定地承载建筑物的重量,避免变形和破坏。
2. 抗震高层建筑通常位于城市中心或繁华地段,对于地震的抗性要求非常高。
转换层结构在地震发生时能够有效地分散和减少地震荷载,提高建筑物的抗震性能,保障建筑物和居民的安全。
3. 增加高度在高层建筑的设计中,转换层结构可以起到“连接”作用,将不同高度的层次连接在一起,实现建筑物的纵向延伸,增加总高度。
这对于城市中心地段的土地利用至关重要。
4. 空间利用高层建筑转换层结构的设计也涉及到室内空间的合理利用,如转换层可以用作设备间、休息区域等,为建筑增加功能性。
1. 结构形式关于高层建筑转换层结构的设计,需要考虑使用何种结构形式。
常见的结构形式有钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、筒体结构、框筒混合结构等。
不同的结构形式有各自的特点和适用范围,需要根据具体的建筑特点进行选择。
2. 材料选用在高层建筑转换层结构的设计中,材料的选用也是至关重要的一环。
由于高层建筑需要承担较大的荷载,因此在转换层结构中通常会采用高强度的混凝土和钢材,以提高结构的稳定性和安全性。
3. 结构稳定在高层建筑转换层结构设计中,需要考虑结构的整体稳定性。
通过合理的结构布置和加固设计,确保转换层结构在各种外部力作用下能够保持良好的稳定性,减小结构的振动和变形。
4. 设计规范在高层建筑转换层结构设计中,需要遵循相关的设计规范和标准,如《建筑抗震设计规范》、《高层建筑结构设计规范》等。
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浅析高层建筑桁架转换层结构设计
发表时间:2019-07-30T11:57:40.153Z 来源:《基层建设》2019年第14期作者:黄桂生
[导读] 摘要:复杂的建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换,一般结构层相比,转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。
身份证:45252819750527XXXX
摘要:复杂的建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换,一般结构层相比,转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。
这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件,它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。
通过时钢桁架转换层高层建设结构体系的工程实例的分析,从结构选型的确定等方面进行系统的研究。
以得到一些对设计有实际指导意义的结论。
关键词:建筑工程;结构设计;转换层构造
在当前建筑结构设计过程中,为了更好的适合建筑物的各部楼层所体现的安全使用功能的需求,往往需要在各楼层之间布置转换层以消除楼层中间的较大差异。
转换层的设置起到传承上部结构荷载,保持结构稳定的作用,是建筑结构中的重要部位,也是建筑结构设计的重点和难点。
因此,深入探讨高层建筑转换层结构设计问题,对于促进我国民用高层建筑的发展具有一定的现实意义。
1.转换层高层建筑结构的构造要求
结构设计不仅是对建筑物本身功能的设计,还关系到建筑物的建设成本,这就需要设计人员优化结构设计,降低建设成本。
其优化目标就是实现建筑的本体功能性、安全性、经济性与环保性。
为了实现这一目标,未来的从事结构设计者将遵循功能性、安全性、经济性、环保性四位一体的设计思路,真正实现未来建筑结构的优化升级,为人类提供一个更好的物质生存与发展环境。
转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则,使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近,平滑过渡。
抗震设计时。
控制转换层上下主体的结构侧向刚度,当转换层设置在3层及3层以上时。
其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。
将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。
此时,腹杆作为柱单元。
上、下弦杆作为梁单元,按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。
计算时,转换桁架按实际杆件布置参与整体分析,但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。
整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。
还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。
转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆,强节点”。
桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则,以保证转换层的结构具有较好的延性,确保塑性饺在梁端出现,能够满足工程抗震的要求。
转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋,每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于0.25%,且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。
转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。
2.转换层商层建筑结构实例分析
对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。
各方面的影响因素较多,导致结构受力情况比较复杂,对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义,可为实际工程的设计与施工提供理论依据。
因此,通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析,认识钢桁架转换层的受力特点。
以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点,使其承担较多的荷载作用。
以调整端部混凝土结构的受力,减少混凝土结构的荷载作用,使整个结构体系的受力更为合理。
下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点,某高层建筑为地上24层,地下2层,总建筑面积72788m2,其中地上58300m2,地下14488m2。
平面长92.1M,宽49M。
结构檐口标高为108.80m,中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。
2.1梁式转换与精架转换的比较确定
与最为常见的转换结构形式粱式转换相比,本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大,采用梁式的转换结构,转换梁的截面必然很大,一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点;另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。
发生突变,对结构的整体抗震性能不利。
因此,需要另一种形式的转换构件来解决这个问题,而转换桁架具有传力明确,传力途径清楚,虽构造和施工复杂,但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件,而且它们的位置与大小都有很大的灵活性,可以充分利用该转换层的建筑空间,而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充,有利于减轻结构的自重;转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小,也就是说。
具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。
因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多,由此可见,在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的,而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30%。
将是一个较为合理正确的选择。
2.2转换桁架的具体形式的确定
在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后,设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。
根据前面的论述,转换桁架的结构形式有多种,但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况,采用何种最合理的结构形式,则必须加以比较分析后方可确定。
2.2.1单层转换桁架与双层转换桁架的确定
采用精架结构作为高层建筑的转换构件时,一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。
对于本项目,转换桁架位于结构的边缘,建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小,希望桁架仅在中庭设置,即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。
在本例中各层的层高情况分别是:底层:6.44ml,二层:4.80m,三层以上:4.00mt,而结构的柱距为9.0m,若仅取4.00m为桁架高度时,在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450~550之间。
若取建筑的两层层高即8.00m为转换桁架的高度,则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点,使桁架的结构形式趋于简单。
2.2.2空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定
作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式:空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。
作为一种相对独立的结构形式,无论采用何种结构形式。
应该说都是可以实现的。
对于建筑师来说,空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。
当然是首选,当然,采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式,结构上可以使桁架的构造节点趋于简单,在建筑师看来,也可以接受。
2.2.3单跨桁架与多跨桁架的确定
在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后,结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。
作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则,框架柱中的内力相对越大,则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。
而在模型计算中同样可以发
现,Z2的内力较大。
而作为相邻的柱Z1的内力则相对较小,尚有较大潜力。
综上所述,采用将转换桁架向外延伸一跨的做法,可以使本次工程的转换桁架各构件的内力分布更为合理,也即是说,采用向外延伸一跨转换桁架的结构形式在本次工程中是较为合理的选择。
3.结论
在大跨度、大荷载条件下应用桁架转换结构将比采用梁式转换更合理,且可以节约混凝土用量近30%,用钢量可节约20%。
在采用桁架结构作为工程的转换构件时,带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力较为接近,可以取得较为一致美观而又经济的截面,而不带竖杆的斜杆桁架中各构件的内力差别较大,最大将达40%左右。
总之,随着建筑业的发展,结构设计成为繁重而责任重大的工作,不但关系到建筑结构的安全性和耐久性,而且关系到建筑的适用性和经济性。
从而,设计人员在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训,才能将设计工作做好。