底部带转换层的建筑结构,转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地,因此,必须设置安全可靠的转换构件。按现有的工程经验和研究结果,转换构件可采用转换大梁、析架、空腹析架、斜撑、箱形结构和厚板等形式。
某综合大厦,总建筑面积为28000m2,地下室1层,地上22层。其中1—4层为商业楼层,1层层高是5.1 m,2~4层层高均是4.2m,5~22层为住宅,层高均为3m。4层设置结构转换层兼设备层,转换层以上为住宅楼(纯剪力墙结构),以下为框架一剪力墙结构。该建筑位于六度抗震区,建筑场地为ii类。
这几点的原则是防止转换层下部结构破坏的基础要求,特别是对于抗震设计的结构,要求更加严格。
遵守这些原则就可控制刚度突变,减少内力传递的突变程度缩短转换层上、下结构内力传递途径,保证转换层楼盖有足够的刚度以传递不同抗侧力结构之间的剪力,防止框支柱因楼盖错层发生破坏。
框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边门洞、中柱上方不宜设门洞。试验研究和计算分析说明,这些门洞使框支粱的剪力大幅度增加,边门洞小墙肢应力集中,很容易破坏。此外,落地剪力墙和简体的洞口宜在墙体的中部,以便使落地剪力墙各墙肢受力(剪力、弯矩、轴力)比较均匀。
南北向刚度中心与质量中心偏差不超过2米,东西向完全对称,为增强抗扭效果,除核心筒外的其余剪力墙应尽量沿周边均匀、分散布置。
5.2.2结构竖向布置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,可根据其建筑功能和结构传力的需要,沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置;也可根据建筑功能需要,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,8度区不宜在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70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。
有地震组合时,一级、二级框支柱承受的地震作用产生的轴力设计计算值分别乘以1.5o,1.25的调整放大系数:框支柱承受的地震剪力标;隹值应按以下规定采用:框支柱的数目多于10根时,当框支层为1~2层时,每层每根柱承受的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%;框支柱剪力调整后,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10根时,当框支层为1~2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%。
框支剪力墙结构以转换层为分界,上下两部分的内力分布规律是不同的。在下部楼层由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异,水平剪力大多分布在在落地剪力墙上,即在转换层处荷载分配产生突变;而在上部楼层,外荷载产生的水平力大体上按各片剪力墙的等效刚度比例分配。转换层楼板承担着完成上下部分剪力重分配的任务;由于转换层楼板自身平面内受力很大,而变形也很大,所以转换层楼板必须有足够的刚度作保证。
由于转换厚板在地震区使用经验较少,可在非地震区和6度抗震设计时采用,对于大空间地下室,因周围有约束作用,地震反应小于地面以上的框支结构,故7度,8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。
落地剪力墙和框支柱的布置对于防止转换层下部结构在地震中倒塌将起十分重要的作用。
高规规定了几条重要原则:带转换层的简体结构的内筒应全部上、下贯通落地并按刚度要求增加墙厚;框支剪力墙结构要有足够的剪力墙上、下贯通落地并按刚度比要求增加墙厚;长矩形平面的框支剪力墙结构,抗震设计时,其落地剪力墙的间距按原规程适当加严,比原规程增加了限制落地柱周围的楼板不应错层的规定。
结构中由于设置了转换层,沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏,力的传递途径有大的改变,为竖向不规则结构,这决定了转换层结构不能以通常结构来做多元化的分析和设计。竖向不规则结构的定义见抗规第3.4.2条规定,竖向不规则的类型见表1。
侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小雨其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外,局部收进得水平向尺寸大于相邻下一层的25%
转换结构构件需要承受其上部结构所传下来的巨大竖向荷载或悬挂下部结构的多层荷载,使得转换结构构件的内力很大,竖向荷载成了控制转换结构构件设计的重要的因素。转换结构构件通常具有数倍于上部结构的跨度,转换结构构件的竖向挠度成为严控的目标。因此为保证转换结构有足够的强度和刚度,致使结构构件的截面尺寸不可避免地高而大。
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,且大于400mm;高度大于计算跨度的1/6。工程框支梁梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂,它不但是上下层荷载的传输枢纽,也是保证框支剪力墙抗震能力的关键部位,是一个复杂而重要的受力构件,因而在设计时应留有较多的安全储备,二级抗震等级的框支梁纵筋配筋率大于0.4%。框支梁在满足计算要求下,配筋率大于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件,梁中有轴力存在,因而应配置足够数量的腰筋。
本工程采用中国建筑科学研究院pkpm—satwe程序进行结构设计和受力分析。
5.2.1结构平面布局为了更好的提高其抵抗震动的能力,改善结构的受力性能,对于有抗震设置防护要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抵抗震动的能力,在对有抗震设置防护要求的建筑进行结构平面布置时,可以将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成框支墙与落地剪力墙协同工作的受力体系。
摘要:梁式转换层结构是目前高层建筑中使用最多的转换层结构及形式,文章结合工程实例,探讨了梁式转换层结构的设计要点.以及构件设计。
近年来,随着城市建设的日新月异,各种功能多样化、综合化、全面化的,体型复杂化的高层建筑成为发展趋向。梁式转换层结构以其施工方便、传力直接、明确和清楚等优点,已作为实现垂直转换的结构及形式在高层建筑中被大范围的应用。