引論：我們?yōu)槟砹?3篇剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

本文旨在對(duì)異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行探討，提出個(gè)人看法，供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參考

1異形柱結(jié)構(gòu)型式及其計(jì)算

異形柱結(jié)構(gòu)型式有異形柱框架結(jié)構(gòu)、異形柱框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱框架—核心筒結(jié)構(gòu)。

異形柱結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)決定了其受力性能、抗震性能與矩形柱結(jié)構(gòu)不同。由于異形柱截面不對(duì)稱，在水平力作用下產(chǎn)生的雙向偏心受壓給承載力帶來(lái)的影響不容忽視。因此，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)按空間體系考慮，宜優(yōu)先采用具有異形柱單元的計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。因異形柱和剪力墻受力不同，所以計(jì)算時(shí)不應(yīng)將異形柱按剪力墻建模計(jì)算。

當(dāng)采用不具有異形柱單元的空間分析程序（如TBSA5.0）計(jì)算異形柱結(jié)構(gòu)時(shí)，可按薄壁桿件模型進(jìn)行內(nèi)力分析。

對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)，一般宜按剛度等效折算成普通框架進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。當(dāng)剛度相等時(shí)，矩形柱比異形柱的截面面積大。一般，比值（A矩／A異）約在1.10-1.30之間［1］。因此，用矩形柱替換后計(jì)算出的軸壓比數(shù)值不能直接應(yīng)用于異形柱，建議用比值（A矩／A異）對(duì)軸壓比計(jì)算值加以放大后再用于異形柱。

對(duì)有剪力墻（或核心筒）的異形柱結(jié)構(gòu)，由于異形柱分擔(dān)的水平剪力很小，由此產(chǎn)生的翹曲應(yīng)力基本可以忽略，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按面積等效或剛度等效折算成普通框架—剪力墻（或核心筒）結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。按面積等效更能反映異形柱軸壓比的情況，且面積等效計(jì)算更為簡(jiǎn)便。但應(yīng)注意，按面積等效計(jì)算時(shí)，須同時(shí)滿足下面兩式：

(1)A矩=A異；(2)b/h=(Ix異／Iy異)1/2

式中，A矩、A異——分別為矩形柱和異形柱的截面面積；

b、h——分別為矩形截面的寬和高；

Ix異、Iy異——分別為異形柱截面x、y向的主形心慣性矩。

一般，按面積等效計(jì)算時(shí)，矩形柱的慣性矩比異形柱的小。但對(duì)有剪力墻（或核心筒）的異形柱結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析表明［2］，按面積等效與按剛度等效的計(jì)算結(jié)果是接近的。

異形柱的截面設(shè)計(jì)，可根據(jù)上述方法得出的內(nèi)力，采用適合異形柱截面受力特性的截面計(jì)算方法進(jìn)行配筋計(jì)算。

2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計(jì)算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來(lái)計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計(jì)算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個(gè)自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度（多一個(gè)截面翹曲角，即扭轉(zhuǎn)角沿縱軸的導(dǎo)數(shù)），考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃嚕霕前迤矫鎯?nèi)剛度無(wú)限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜（如有轉(zhuǎn)換層）時(shí)，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒(méi)有考慮剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時(shí)變形不協(xié)調(diào)。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于肢長(zhǎng)較短（一般為墻厚的5-8倍），本身較高細(xì)，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地反映結(jié)構(gòu)的受力，精度較高。

對(duì)設(shè)有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。框支剪力墻是受力面向受力點(diǎn)過(guò)渡，由于薄壁桿件的連接處是點(diǎn)連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。因此，帶有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用墻元模型軟件（如SATWE）進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，從整體上的內(nèi)力（特別是下部支承柱的內(nèi)力）分布情況來(lái)看，如果將剪力墻加以適當(dāng)?shù)奶幚恚€是可以用TAT、TBSA對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算的［3］。

3異形柱的受力性能及其軸壓比控制

天津大學(xué)的試驗(yàn)研究結(jié)果表明［4］：異形柱的延性比普通矩形柱的差。軸壓比、高長(zhǎng)比（即柱凈高與截面肢長(zhǎng)之比）是影響異形柱破壞形態(tài)及延性的兩個(gè)重要因素。

異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀態(tài)下，各肢產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力。由于剪應(yīng)力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫，即產(chǎn)生腹剪裂縫，導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。

作為異形柱延性的保證措施，必須嚴(yán)格控制軸壓比，同時(shí)避免高長(zhǎng)比小于4（短柱）。控制柱截面軸壓比的目的，在于要求柱應(yīng)具有足夠大的截面尺寸，以防止出現(xiàn)小偏壓破壞，提高柱的變形能力，滿足抗震要求。廣東《規(guī)程》按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ11—89）中所規(guī)定的柱子軸壓比降低0.05取用（按截面的實(shí)際面積計(jì)算）；天津《規(guī)程》則根據(jù)箍筋間距與主筋直徑之比、箍筋直徑及抗震等級(jí)共同確定，其要求比廣東《規(guī)程》嚴(yán)格，例如，對(duì)s/d＝5、4（即箍筋間距s＝100mm，縱筋直徑d分別為20mm、25mm的情況），箍筋直徑dv＝8mm，抗震等級(jí)為三級(jí)的L形截面，其軸壓比限值分別為0.60，0.65。異形柱是從短肢剪力墻向矩形柱過(guò)渡的一種構(gòu)件，柱肢截面的肢厚比（即肢長(zhǎng)／肢寬）不大于4。《高規(guī)》（JGJ3—91）第5.3.4條，“抗震設(shè)計(jì)時(shí)，小墻肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二級(jí)剪力墻的小墻肢，其軸壓比不宜大于0.6”。根據(jù)上述分析，為便于應(yīng)用，建議在6度設(shè)防區(qū)，對(duì)于異形柱框架結(jié)構(gòu)，L形截面柱的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.6（按截面的實(shí)際面積計(jì)算，下同），T形截面柱的的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.65，十字形截面柱的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.8；對(duì)于異形柱框架—剪力墻（或核心筒）結(jié)構(gòu)，由于框架是第二道抗震防線，所以框架柱的軸壓比限值可放寬到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但對(duì)于轉(zhuǎn)換層下的支承柱，其軸壓比仍不應(yīng)超過(guò)0.60。

短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱。根據(jù)高長(zhǎng)比不宜小于4，在梁高為600mm的前提下，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m時(shí)，異形柱的最大肢長(zhǎng)可為600mm；底層層高為4.2m時(shí)，肢長(zhǎng)可為900mm。

4短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度及框支柱

在現(xiàn)代高層住宅的地下室和下部幾層，由于停車和商業(yè)用房需較大空間，就得通過(guò)轉(zhuǎn)換層來(lái)實(shí)現(xiàn)。在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，一般都只將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。

據(jù)研究表明［5］，“框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，轉(zhuǎn)換層附近層間位移角及內(nèi)力分布急劇突變，內(nèi)力的傳遞僅靠轉(zhuǎn)換層一層樓板的間接傳力途徑很難實(shí)現(xiàn)；轉(zhuǎn)換層下部的‘框支’結(jié)構(gòu)易于開(kāi)裂和屈服，轉(zhuǎn)換層上部幾層墻體易于破壞。這種結(jié)構(gòu)體系不利于抗震。高烈度區(qū)（9度及9度以上）不應(yīng)采用；8度區(qū)可以采用，但應(yīng)限制轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度，可考慮不宜超過(guò)3層；7度區(qū)可適當(dāng)放寬限制。”因此，建議在6度抗震設(shè)防區(qū)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度不宜超過(guò)5層，避免高位轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換層上下的層剛度比γ宜接近1，不宜超過(guò)2。轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，宜同時(shí)控制轉(zhuǎn)換層下部“框支”結(jié)構(gòu)的等效剛度（即考慮彎曲剪切和軸向變形的綜合剛度），使EgJg與EcJc接近。EgJg為剪力墻結(jié)構(gòu)的等效剛度，剪力墻結(jié)構(gòu)高度取框支層的總高度，其平面和層高與轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻結(jié)構(gòu)相同；EcJc為轉(zhuǎn)換層下部“框支”結(jié)構(gòu)的等效剛度。研究表明［5］，“控制轉(zhuǎn)換層下部‘框支’結(jié)構(gòu)的等效剛度對(duì)于減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角和內(nèi)力突變是十分必要的，效果也很顯著。”

規(guī)范對(duì)框支柱的內(nèi)力、軸壓比、配筋等的要求都嚴(yán)于普通柱。框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，如何定義框支柱，涉及到安全與經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。根據(jù)圣維南原理，局部處理的影響只限于局部范圍，所以當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高（如高位轉(zhuǎn)換）時(shí)，除轉(zhuǎn)換層附近樓層的內(nèi)力較復(fù)雜外，下面的結(jié)構(gòu)受到的影響很小，應(yīng)與普通框架結(jié)構(gòu)基本一樣，不必按框支柱處理。文獻(xiàn)［6］計(jì)算了兩個(gè)28層的結(jié)構(gòu)，一為內(nèi)筒外框架結(jié)構(gòu)，一為內(nèi)筒外框支結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層設(shè)在18層。計(jì)算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)換層下二層的內(nèi)力影響很大，下三層的內(nèi)力誤差最大為15%，下五層的內(nèi)力已比較接近（最大誤差小于10%）,下八層的內(nèi)力已基本一樣（最大誤差小于5%）。這說(shuō)明框支柱只需在五層范圍內(nèi)加以考慮，其它層的柱子按普通框架柱處理即可。因此，建議當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置不超過(guò)五層時(shí)，轉(zhuǎn)換層下的各層柱均按框支柱處理；當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置超過(guò)五層時(shí)，轉(zhuǎn)換層下相鄰的五層柱按框支柱處理，而其它層的柱按普通框架柱處理。由于高位轉(zhuǎn)換對(duì)抗震不利，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免高位轉(zhuǎn)換。

5短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設(shè)計(jì)

振動(dòng)臺(tái)模擬地震試驗(yàn)結(jié)果表明［7］，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢、底部的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢會(huì)首先開(kāi)裂；在地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴(yán)重；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對(duì)減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施。例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建筑物質(zhì)心盡量接近，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢厚度（宜取250mm，對(duì)底部的小墻肢根據(jù)需要可取用300mm），加強(qiáng)墻肢端部的暗柱配筋，嚴(yán)格控制墻肢截面的軸壓比不超過(guò)0.6，以提高墻肢的承載力和延性；高層結(jié)構(gòu)中連梁是一個(gè)耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會(huì)使結(jié)構(gòu)的延性降低，對(duì)抗震不利，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞；短肢剪力墻宜在兩個(gè)方向均有梁與之拉結(jié)，連梁宜布置在各肢的平面內(nèi)，避免采用“一”字形墻肢；短肢剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋應(yīng)符合規(guī)范要求；等。

參考文獻(xiàn)：

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［4］趙艷靜等．鋼筋混凝土異形截面雙向壓彎柱延性性能的理論研究［J］．建筑結(jié)構(gòu).1999,29(1):16-21.

篇2

剪力墻的特點(diǎn)是外平面承載力小，內(nèi)平面承載力大，外平面剛度小，內(nèi)平面剛度大，因此，當(dāng)剪力墻和外平面方向的梁連接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生墻肢平面外彎矩，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要盡量避免剪力墻的外平面搭接。在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量沿著主軸的方向進(jìn)行多向布置，盡可能的將不同方向的剪力墻連接在一起，但要防止出現(xiàn)拉通對(duì)直的現(xiàn)象;在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量保證兩個(gè)方向的側(cè)向剛度相同，并且剪力墻結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，防止出現(xiàn)單向有墻的情況，同時(shí)要盡量保證各個(gè)方向的剪力墻分布均勻，從而充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的工作性能。剪力墻的數(shù)量要科學(xué)、合理，如果剪力墻比較多，會(huì)增加抗側(cè)力的剛度，從而引起震力和重力的增加;如果剪力墻數(shù)量比較少，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力則會(huì)減小。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3．1剪力墻平面布置

在進(jìn)行剪力墻平面布置時(shí)，要盡量防止出現(xiàn)單向有墻的情況，剪力墻要沿著主軸及其他方向進(jìn)行雙向、多向布置;剪力墻的抗側(cè)力剛度不能太大，一般情況下，為了充分發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和承載力，可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ拈g距，從而保證剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度合適。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式T=(0．05－0．06)n(其中n為層數(shù))，計(jì)算出T值，從而判斷剪力墻的數(shù)量及側(cè)向剛度。如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1大，則可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹袅Φ臄?shù)量;如果計(jì)算結(jié)果T比搭模計(jì)算周期T1小，則說(shuō)明剪力墻比較多，可以適當(dāng)?shù)臏p少剪力墻的數(shù)量或者鑿開(kāi)一些合理的孔洞，降低剪力墻的剛度。

3．2約束邊緣構(gòu)件處理

無(wú)約束邊緣構(gòu)件剪力墻和有約束邊緣構(gòu)件剪力墻相比較，其極限承載力降低40%，極限層間位移角就會(huì)減少一倍，對(duì)地震能量的消耗能力就會(huì)減少20%，因此，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)不同級(jí)別的剪力墻軸壓比，選用相對(duì)應(yīng)的邊緣構(gòu)件。剪力墻邊緣構(gòu)件可以分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件兩種情況，對(duì)于一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位上面的普通部位和三級(jí)、四級(jí)非抗震設(shè)計(jì)建筑底部加強(qiáng)部位軸壓比小于相關(guān)規(guī)定時(shí)，要設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件;當(dāng)一級(jí)剪力墻和二級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪力墻底部加強(qiáng)部位和高層建筑、重力荷載作用下墻體的軸壓比大于相關(guān)規(guī)定，要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。

3．3剪力墻墻身鋼筋

在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般情況下，對(duì)于四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0．20%;對(duì)于一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)，剪力墻水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0．25%。

3．4剪力墻連梁?jiǎn)栴}

在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在水平荷載的作用下，墻肢會(huì)發(fā)生變形，從而引起連梁產(chǎn)生內(nèi)力，這時(shí)連梁端部的內(nèi)力會(huì)減小連接墻肢產(chǎn)生的變形內(nèi)力，從而約束墻肢變形，連梁對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)十分重要，因此，在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意連梁?jiǎn)栴}的處理。連梁超筋是剪力墻連梁常見(jiàn)的問(wèn)題，其本質(zhì)是剪力剪壓比無(wú)法滿足相關(guān)要求，當(dāng)墻段比較長(zhǎng)時(shí)，連梁容易超筋的部位大多集中在中間段;當(dāng)墻段中墻肢截面高度相差比較大，并且分布不均勻時(shí)，墻肢處連梁容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象后，可以采用以下幾種方法進(jìn)行處理:(1)可以通過(guò)調(diào)整剪力墻中連梁彎矩剪力塑形進(jìn)行處理;(2)根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)臏p少連梁截面高度;(3)當(dāng)連梁破壞對(duì)垂直方向的荷載影響不大時(shí)，可以從地震作用的角度進(jìn)行思考，放棄使用該連梁，計(jì)算獨(dú)立墻肢在多遇地震情況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，墻肢配筋則應(yīng)按照兩次計(jì)算得出的大內(nèi)力進(jìn)行。

4建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

4．1平面結(jié)構(gòu)布置

平面結(jié)構(gòu)要具有良好的整體性，同時(shí)要做到簡(jiǎn)單、均勻?qū)ΨQ、規(guī)則，對(duì)于長(zhǎng)度、寬度比較大，或者不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，要設(shè)置合理的溫度伸縮縫，從而有效地提高結(jié)構(gòu)的整體性，為增強(qiáng)抗扭效果，要盡量沿著周邊布置剪力墻，對(duì)于質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心偏差比較大的結(jié)構(gòu)，在地震作用下，受扭轉(zhuǎn)力的影響會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意盡量將質(zhì)量中心和結(jié)構(gòu)剛度中心重合在一起。

篇3

1 工程概況

某高層住宅建筑，分為A、B、C 3棟，一共16層，地下室為2 層，層高為 3.6m和4.5m，A、B棟主體結(jié)構(gòu)層高61m，；地上1層為居民活動(dòng)空間，高5.2m；2～16層為住宅，層高 2.9m，以上至屋頂層高均為 3.0m。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 轉(zhuǎn)換體系的選取與計(jì)算

框支轉(zhuǎn)換層樓板在地震中受力變形較大，其在整體電算中的模型選擇很關(guān)鍵。由于工程轉(zhuǎn)換梁上部層數(shù)多，地震時(shí)樓板將傳遞相當(dāng)大的地震力，其在平面內(nèi)的變形是不可忽略的。因此采用彈性板或彈性膜的計(jì)算模型較為適宜。由于彈性板的平面外剛度在整體計(jì)算中已被計(jì)入，相當(dāng)于考慮了板對(duì)梁的卸荷作用，會(huì)使梁的設(shè)計(jì)偏于不安全。在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)，將轉(zhuǎn)換層樓板用彈性膜單元模擬。

2.2 嵌固端與轉(zhuǎn)換層樓板板厚的確定

工程以±0.000 板作為嵌固端，既保證上部結(jié)構(gòu)的地震剪力通過(guò)地下室頂板傳遞到全部地下室結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠保證上部結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形是以地下室為參照原點(diǎn)。《抗規(guī)》第 6.1.14 條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜壳豆潭瞬课粫r(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2。故地下室頂板厚度取200mm，同時(shí)，為了有效地將水平地震力傳遞給剪力墻，在應(yīng)力集中的樓層，將樓板厚度加大，轉(zhuǎn)換層樓板取180mm，與其相鄰的層也適當(dāng)加厚至150mm。

考慮抗震需要，施工圖階段時(shí)更有意提高轉(zhuǎn)換層配筋率，使單層配筋率達(dá)到0.35%，以進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換層樓板和框支大梁共同作用的能力。考慮到梁寬大于上部剪力墻的兩倍，寬度較寬，對(duì)邊轉(zhuǎn)換梁，板面鋼筋不是簡(jiǎn)單地要求伸入梁內(nèi)滿足錨固要求即可，而是要求必須貫穿梁截面，以確保梁內(nèi)扭矩在板上的有效傳遞。

2.3 框支柱與剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的設(shè)計(jì)

框支柱作為框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系中重要的構(gòu)件，它的安全度直接決定了整棟建筑的抗震潛力，因而框支柱的延性和承載力成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。框支柱應(yīng)在計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。調(diào)整框支柱總剪力不小于0.30，框支柱的抗震等級(jí)定位一級(jí)，為了增加其延性，軸壓比不超過(guò) 0.4，其最小配箍特征值比一級(jí)增加 0.02 采用，框支層剪力墻軸壓比控制在 0.6 以內(nèi)，以保證剪力墻有足夠的剛度。

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的底部加強(qiáng)部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內(nèi)采取增加構(gòu)造邊緣構(gòu)件箍筋和墻體橫向鋼筋等必要的抗震加強(qiáng)措施，避免脆性的剪切破壞，改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了保證底部加強(qiáng)部位處剪力墻的平面外剛度和穩(wěn)定性，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（以下簡(jiǎn)稱《抗規(guī)》）及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）分別規(guī)定了剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的取值。其中，考慮到高層建筑結(jié)構(gòu)的重要性，《高規(guī)》對(duì)墻厚的取值更加嚴(yán)格。取《高規(guī)》第 10.2.2 條規(guī)定：帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強(qiáng)部位的高度應(yīng)從地下室頂板算起，宜取至轉(zhuǎn)換層以上兩層且不宜小于房屋高度的 1/10。

2.4 轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的確定

工程實(shí)踐中，框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系是對(duì)結(jié)構(gòu)本身來(lái)說(shuō)是很不利的，為了加大底部大空間樓層的抗側(cè)剛度，使上下剛度接近，《高規(guī)》規(guī)定：需要抗震設(shè)防時(shí)，轉(zhuǎn)換層上下剛度比不應(yīng)大于 2，同時(shí)不應(yīng)小于 1。為了滿足此要求，對(duì)底部的落地芯筒及少量的落地剪力墻均予以加厚，落地芯筒周邊墻體加厚至300mm（上部為250mm），少量的落地剪力墻加厚至 400mm（上部為250mm），同時(shí)轉(zhuǎn)換層以下的混凝土強(qiáng)度等級(jí)定位 C45（上部為C35），最終大部分單元?jiǎng)偠缺染刂圃?.4左右，只有少數(shù)單元較大，但也控制在1.8以內(nèi)。

由于高層結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的出現(xiàn)，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑會(huì)有很大的改變。如何計(jì)算轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比是帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須解決的主要問(wèn)題。《高規(guī)》附錄 E 分別規(guī)定了底部大空間層數(shù)不同，轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的計(jì)算方法。其中轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比的計(jì)算綜合考慮了豎向抗側(cè)力構(gòu)件的抗剪剛度和抗彎剛度，因此更能反映帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)沿高度方向剛度變化的實(shí)際情況。轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比按公式（1）計(jì)算，為了便于計(jì)算頂部位移，可以將頂部單位水平力適當(dāng)放大。

1H2

γe≤ （1）

2H1

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以應(yīng)用“高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件”（SATWE）計(jì)算轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比，具體計(jì)算步驟如下：①采用 PMCAD 建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型；②采用 SATWE 前處理程序形成風(fēng)荷載數(shù)據(jù)文件 WIND.SAT；③分別修改計(jì)算模型的風(fēng)荷載數(shù)據(jù)文件，將頂層剛性樓板的 X、Y向風(fēng)荷載的 X、Y軸均設(shè)置為500kN，Z 軸扭轉(zhuǎn)分量設(shè)置為 0，其余各層 X、Y 向風(fēng)荷載的X、Y 軸分量以及Z軸扭轉(zhuǎn)分量均設(shè)置為 0；④運(yùn)行SATWE中結(jié)構(gòu)分析及構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算程序，求出計(jì)算模型 1、2的頂部位移；⑤應(yīng)用公式（1）即可求解出轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比。

通過(guò)上述方法計(jì)算得出的轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比宜接近 1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于 2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于 1.3。

2.5 抗震設(shè)計(jì)

框支剪力墻結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)范圍，對(duì)本工程來(lái)說(shuō)，取框支部分所臨近兩個(gè)2～3個(gè)開(kāi)間所包圍的區(qū)域。在進(jìn)行框支柱、梁內(nèi)力調(diào)整時(shí)可按此調(diào)整加強(qiáng)部位有關(guān)剪力墻、框支柱和梁的內(nèi)力。局部框支加強(qiáng)范圍以外，可按剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。兩者交接部分應(yīng)加強(qiáng)連接構(gòu)造，如板邊設(shè)暗梁、梁板配筋加強(qiáng)等，以保證水平剪力傳遞。

建筑專業(yè)為了立面處理的需要，希望在建筑平面的角部開(kāi)窗，墻體角部在地震作用下，是較敏感的部位，特別當(dāng)結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則時(shí)，由于平面的扭轉(zhuǎn)，引起內(nèi)力重分布，將使震害加劇，使得此處的連梁分配更多的地震力，容易產(chǎn)生連梁的超筋問(wèn)題。因此，需要對(duì)此處的連梁采取構(gòu)造加強(qiáng)措施，本工程主要采用了以下幾點(diǎn)：①角部開(kāi)窗的墻體為無(wú)翼緣墻體，《抗規(guī)》6.4.1 條規(guī)定墻體厚度，當(dāng)無(wú)端柱或翼墻時(shí)不應(yīng)小于層高的 1/12，本住宅層高 2.9～3.0m，故角部房間墻段厚度取250mm；②由于角部墻體無(wú)翼緣，延性較差，應(yīng)在墻體端部設(shè)置暗柱，并適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)配筋；③為了增加墻體平面外的穩(wěn)定性，可在每層樓板角部處附加鋼筋板帶配10Φ12mm 鋼筋，兩端各錨入暗柱內(nèi)，長(zhǎng)度≥35d。樓層加強(qiáng)，雙層雙向且均按受拉鋼筋錨固于墻內(nèi)和梁內(nèi)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問(wèn)題

篇4

一．引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代高層建筑高度的不斷增加，建筑的功能也日趨復(fù)雜，在高層建筑豎向立面上的造型也呈現(xiàn)多樣化。在某些建筑結(jié)構(gòu)中，通常會(huì)要求上部的框架柱或是剪力墻不落地，在建筑結(jié)構(gòu)中需要設(shè)置較大的橫梁和桁架來(lái)作為支撐，甚至有時(shí)要改變豎向的承重體系，此時(shí)就要求設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件，將上部和下部?jī)煞N不同的豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)度和轉(zhuǎn)換，通常這種轉(zhuǎn)換構(gòu)件占據(jù)約為一至二層，這種轉(zhuǎn)換構(gòu)件即為轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在很大程度上改變了建筑的結(jié)構(gòu)體系，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要慎重考慮。

二.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

由于高層建筑結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大,上部樓層受力較小,正常的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)是下部剛度大、墻體多、柱網(wǎng)密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴(kuò)大柱網(wǎng)。這樣,結(jié)構(gòu)的正常布置與建筑功能對(duì)空間的要求正好相反。因此,為了適應(yīng)建筑功能的變化,就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件,部分豎向構(gòu)件在轉(zhuǎn)換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發(fā)生轉(zhuǎn)折,而轉(zhuǎn)換層就是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折功能的大型水平構(gòu)件。轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式一般有以下幾種構(gòu)成：箱式轉(zhuǎn)換、梁式轉(zhuǎn)換、空腹桁架式轉(zhuǎn)換、桁架式轉(zhuǎn)換、板式轉(zhuǎn)換和斜撐式轉(zhuǎn)換等。 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑是一受力復(fù)雜、不利抗震的結(jié)構(gòu)體系,該結(jié)構(gòu)及其支撐系統(tǒng)有自身的特點(diǎn)。眾多高層建筑采用梁式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,這主要是由于:

1.轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)帶轉(zhuǎn)換層的多高層建筑,轉(zhuǎn)換層的下部樓層由于設(shè)置大空間的要求,其剛度會(huì)產(chǎn)生突變,一般比轉(zhuǎn)換層上部樓層的剛度小,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施減少轉(zhuǎn)換層上、下樓層結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)的要求。轉(zhuǎn)換構(gòu)件為重要傳力部位,應(yīng)保證轉(zhuǎn)換構(gòu)件的安全性。2.8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)除考慮豎向荷載、風(fēng)荷載或水平地震作用外。還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響,轉(zhuǎn)換構(gòu)件的豎向地震作用,可采用反應(yīng)譜方法或動(dòng)力時(shí)程分析方法計(jì)算;作為近似考慮,也可將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.1。

2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉(zhuǎn)換板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。這樣的厚板一方面重量很大,增大了對(duì)下部垂直構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。

轉(zhuǎn)換梁常用截面高度為1.6~4.0m,只有在跨度較小以及承托的層數(shù)較少時(shí)才轉(zhuǎn)換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數(shù)較多時(shí),或構(gòu)件條件特殊時(shí)才采用較大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的剛度和質(zhì)量,在地震作用下,地震反應(yīng)強(qiáng)烈。不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發(fā)生震害。以往的模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究表明,厚板的上、下相鄰層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗(yàn)還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發(fā)生沖切破壞,而且可能產(chǎn)生剪切破壞,板內(nèi)必須三向配筋。

4.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的基本功能

從結(jié)構(gòu)角度看，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的功能主要有：

(1)上、下層結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換

這種轉(zhuǎn)換層廣泛用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架--剪力墻結(jié)構(gòu)，將上部的剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架。

(2)上、下層結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)的轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但通過(guò)轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。

(3)下、下層結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)換

上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)換層改變?yōu)橄虏靠蚣芙Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，下部柱網(wǎng)軸線與上部剪力墻的軸線錯(cuò)開(kāi)，形成下、下結(jié)構(gòu)不對(duì)齊的布置。

5.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在的問(wèn)題

目前在多、高層建筑中，絕大多數(shù)的開(kāi)發(fā)商都會(huì)要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設(shè)計(jì)中也往往首先想到采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來(lái)完成上、下層建筑物功能的轉(zhuǎn)換。但一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)顯得無(wú)從下手，沒(méi)有可操作、可遵循的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)前轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)沒(méi)有相關(guān)的可遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，使設(shè)計(jì)人員難以進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計(jì)算模型確定、計(jì)算方法確定，計(jì)算結(jié)果應(yīng)用以及配筋方法的實(shí)施等一系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟。這種現(xiàn)狀與我國(guó)當(dāng)前高層建筑的迅猛發(fā)展足不適應(yīng)的。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復(fù)雜等特點(diǎn)。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們?cè)O(shè)計(jì)的是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工費(fèi)用等有著重要影響。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方法，主要是針對(duì)形式簡(jiǎn)單、受力相對(duì)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁，對(duì)于受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換梁還沒(méi)有深入研究。即便是對(duì)于形式簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁，其受力性能也沒(méi)有完全清楚，而往往是互相混淆，設(shè)計(jì)概念小明確，設(shè)計(jì)原則不準(zhǔn)確。

三. 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1. 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時(shí)在轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利，故轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

（1）為防止沿豎向剛度變化過(guò)于懸殊形成薄弱層，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。這樣才能保證結(jié)構(gòu)豎向剛度的變化不至于太大，使上柱有良好的抗側(cè)力性能，減少豎向剛度變化，有利于結(jié)構(gòu)整體受力。

（2）盡可能減少需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，直接落地的豎向構(gòu)件越多，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)越少，轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就越小，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震更有利。

（3）設(shè)計(jì)中應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，一般應(yīng)使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內(nèi)力在轉(zhuǎn)換層及其下部構(gòu)件中分配合理，轉(zhuǎn)換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好的起到結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用。

（4）必須控制框支剪力墻與落地剪力墻的比例，當(dāng)剪力墻較多且考慮抗震時(shí)，橫向落地剪力墻數(shù)目與橫向墻總數(shù)之比不宜少于50%，非抗震時(shí)不宜少于30%。

（5）轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻和柱子應(yīng)盡量對(duì)稱布置，梁上立柱應(yīng)盡量設(shè)在轉(zhuǎn)換梁跨中，以免轉(zhuǎn)換梁變形時(shí)，在梁上立柱的柱腳處產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)角，帶動(dòng)立柱柱腳產(chǎn)生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產(chǎn)生很大的內(nèi)力而超筋。

（6）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，易使框支剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層附近的剛度、內(nèi)力和傳力途徑發(fā)生突變，并易形成薄弱層，對(duì)抗震設(shè)計(jì)不利，其抗震設(shè)計(jì)概念與底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)有較大差異。當(dāng)必須采用高位轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)控制轉(zhuǎn)換層下部框支結(jié)構(gòu)的等效剛度，即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度，這對(duì)于減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角及內(nèi)力突變是十分必要的，效果也很顯著。另外，對(duì)落地剪力墻間距的限制應(yīng)比底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)更嚴(yán)一些。對(duì)平面為長(zhǎng)矩形的建筑，落地剪力墻的數(shù)目應(yīng)多于全部橫向剪力墻數(shù)目的一半。

2.轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用

（1）梁式轉(zhuǎn)換層

作為目前高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時(shí)受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、造價(jià)較低及施工方便等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞，若必須開(kāi)洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉(zhuǎn)換梁有托柱與托墻兩種形式，其截面設(shè)計(jì)有4種方法，即普通梁截面設(shè)計(jì)法、偏心受拉構(gòu)件截面設(shè)計(jì)法、深梁截面設(shè)計(jì)法和應(yīng)力截面設(shè)計(jì)法。轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般由剪壓比（mv=Vmax/febh0）計(jì)算確定，應(yīng)具有合適的配箍率，以防發(fā)生脆性破壞，其截面高度在抗震和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別小于計(jì)算跨度的16和18。（2）厚板轉(zhuǎn)換層 當(dāng)轉(zhuǎn)換層上、下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較多而難以用梁直接承托時(shí)，可采用厚板轉(zhuǎn)換層，但厚板的巨大荷載會(huì)集中作用于建筑物中部，振動(dòng)性能復(fù)雜，且該層剛度很大、下層剛度相對(duì)較小，容易產(chǎn)生底部變形集中，其傳力途徑十分復(fù)雜，是一種對(duì)抗震十分不利的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)進(jìn)行整體內(nèi)力分析、動(dòng)力時(shí)程分析及板的內(nèi)力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計(jì)算確定；可局部做成薄板，厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板，一般厚度可取2.0～2.8m，約為柱距的1/3～1/5。厚板應(yīng)沿其主應(yīng)力方向設(shè)置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設(shè)置。轉(zhuǎn)換層厚板上、下一層的樓板應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，樓板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式轉(zhuǎn)換層

當(dāng)需要從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，若采用梁式或板式轉(zhuǎn)換層已不能解決問(wèn)題，這種情況下，可以采用箱式轉(zhuǎn)換層。

它很像箱形基礎(chǔ)，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉(zhuǎn)換。

(4)桁架式轉(zhuǎn)換層

這種形式的轉(zhuǎn)換層受力合理明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，自重較輕，材料節(jié)省，能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換，雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對(duì)較小，但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。

(5)空腹桁架式轉(zhuǎn)換層

這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)相似，但空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉(zhuǎn)換層則具有斜撐竿。空腹桁架式轉(zhuǎn)換層在室內(nèi)空間上比桁架式轉(zhuǎn)換層好，比箱式轉(zhuǎn)換層更好。

四．結(jié)束語(yǔ)

高層建筑的迅速發(fā)展，從以往的簡(jiǎn)單體型和功能單一的時(shí)代開(kāi)始走向體型復(fù)雜，建筑的功能呈現(xiàn)多樣化發(fā)展。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單設(shè)置成“承上啟下”，而要在實(shí)際結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的過(guò)度和轉(zhuǎn)換。

參考文獻(xiàn)：

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[2]季靜 韓小雷 楊坤 鄭宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi帶主次梁轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[期刊論文] 《結(jié)構(gòu)工程師》 ISTIC -2005年2期

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[4]韓小雷 楊坤 鄭宜 季靜 帶梁式轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[期刊論文] 《昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期

[5]黃瑛 帶轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)綜合樓設(shè)計(jì) [期刊論文] 《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》 ISTIC PKU -2005年1期

篇5

Key words： section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy

中圖分類號(hào)：TU398+.2 文章標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市化率越來(lái)越高，城市有限的空間及土地資源已經(jīng)很難滿足人們的需求，因此為了爭(zhēng)取更大的建筑空間，高層建筑越來(lái)越多。同時(shí)，為了更為有效地利用地面的空間，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越多地應(yīng)用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。基于此論文對(duì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震策略進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。

1、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)概述

部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)，具有底部大的特點(diǎn)，因此也被稱為底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。從這個(gè)界定可以看出部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)通常在高層或多層剪力墻結(jié)構(gòu)的底部，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是根據(jù)實(shí)際需要，為增加底部空間的使用功能而設(shè)置的[1]。所以上層建筑的部分剪力墻不能沿用到底層，不然的話會(huì)影響底層空間的使用效率，甚至有些底層的建筑空間在設(shè)計(jì)之處就已經(jīng)規(guī)劃好用途。所以在建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中就要設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，通過(guò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來(lái)減少建筑底層的壓力[2]。而轉(zhuǎn)換層下面的一層，即建筑的底層則稱為框支層，框支層中的貫穿上下層的墻則是剪力墻。同時(shí)，界定建筑的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的時(shí)候，不僅要看其抗側(cè)剛度，還要整個(gè)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，看是不是形成了薄弱層，抗側(cè)剛度是不是發(fā)生了突變等情況。不能僅僅依據(jù)建筑的豎向構(gòu)件有沒(méi)有貫通落地。

2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

通過(guò)上面的分析可以看出，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的界定是有一定的規(guī)范的，并不是所有的貫穿轉(zhuǎn)換層與底層的墻面都屬于部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，還要觀察整個(gè)建筑本身的特點(diǎn)。所以在進(jìn)行部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)。

（1）在對(duì)部分框支剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該減少轉(zhuǎn)換，盡可能采用上下主體豎向布置的方式，以保證主體間的連續(xù)貫通。特別是在設(shè)計(jì)框架—核心筒結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡量保證核心筒可以上下貫通，這樣可以保證設(shè)計(jì)的安全性及可靠性。

（2）在設(shè)計(jì)時(shí)要注重統(tǒng)籌規(guī)劃，不要將各部分獨(dú)立開(kāi)來(lái)，各構(gòu)件間的關(guān)系及布置要主次分明，傳力直接，這樣便于施工，同時(shí)減少識(shí)圖錯(cuò)誤的概率。而在轉(zhuǎn)換層上下主體的豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量減小水平方向傳力的影響，避免多級(jí)復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，這樣可以有效地保證水平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的傳力比較直接。

（3）在設(shè)計(jì)的時(shí)候要加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)的剛度，這樣就可以有效地保證下部的大空間整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)換層上下主體結(jié)構(gòu)之間的剛度及變形度也會(huì)比較接近。

（4）在部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算階段，最為重要的一點(diǎn)就是要全面而且要確保準(zhǔn)確，如果計(jì)算及計(jì)算結(jié)果出了問(wèn)題，將會(huì)嚴(yán)重影響整棟建筑的質(zhì)量。而且要特別注意將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)作為整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的組成，并采用正確的計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算。

3、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

我國(guó)地域廣闊，橫跨環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶，所以地震活動(dòng)比較頻繁，而且強(qiáng)度比較大，同時(shí)地震常發(fā)地區(qū)分布廣，可以說(shuō)我國(guó)是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國(guó)家[3],所以建筑防震性能的設(shè)計(jì)非常重要。

3.1 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述

部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)主要是為應(yīng)對(duì)地震發(fā)生而進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)是在地震發(fā)生的假設(shè)前提下進(jìn)行的。我國(guó)高層建筑的城市幾乎都在抗震設(shè)防范圍之內(nèi)，因此部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)極為重要的內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)地面運(yùn)動(dòng)主要有三種運(yùn)用描述方式，即強(qiáng)度、頻譜和持時(shí)。而地震的強(qiáng)度是由振幅來(lái)表示，振幅對(duì)建筑的破環(huán)程度跟很多因素有關(guān)，比如說(shuō)時(shí)間、速度、加速度，還有建筑本身的特性。所以在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候要綜合考慮多方面的因素。

3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求分析

我國(guó)為了更好地預(yù)防地震災(zāi)害，對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)做了一系列的規(guī)定。上世紀(jì)80年代的抗震設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞、中震可修、大震不倒” [4]，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在2010年對(duì)建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)進(jìn)行了修改，并給定了具體的抗震設(shè)計(jì)方法，表3-1是常規(guī)的設(shè)計(jì)方法與抗震設(shè)計(jì)方法的對(duì)比表（表3-1）。通過(guò)兩種抗震設(shè)計(jì)的防震目標(biāo)、實(shí)施方法及實(shí)踐運(yùn)用方面的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)明顯加大了地震災(zāi)害的預(yù)防力度。基于性能的抗震設(shè)計(jì)雖然運(yùn)用還不夠廣泛，但是對(duì)新技術(shù)、新材料的適應(yīng)性比較好，而且也滿足社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，未來(lái)的運(yùn)用潛力比較大。同時(shí)，基于性能的抗震設(shè)計(jì)可以增加結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容，比如剛度盡量對(duì)稱，框支轉(zhuǎn)換梁上墻體盡量居中布置，從初設(shè)階段將一些對(duì)結(jié)構(gòu)不利的東西規(guī)避掉。綜上所述，對(duì)于現(xiàn)代高層建筑的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方案。

表 3-1 常規(guī)設(shè)計(jì)方法與性能設(shè)計(jì)方法的對(duì)比分析表

3.2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)策略分析

通過(guò)上面的分析，論文對(duì)部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方案。因?yàn)椴糠挚蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)基本上都是高層建筑，采用的基本上都是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身就具有良好的抗震性。導(dǎo)致抗震災(zāi)害形成的原因大都是由于建筑物的造型與建筑的抗震性能不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的。所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要特別關(guān)注這兩部分的設(shè)計(jì)。

（1）建筑體型的抗震設(shè)計(jì)策略分析

對(duì)于建筑體型的設(shè)計(jì)主要關(guān)系到的是建筑的布局及體量等方面的設(shè)計(jì)，這也是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的部分。很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候由于太過(guò)于關(guān)注建筑的造型及建筑本身的使用價(jià)值，很容易忽視建筑體型與建筑抗震性能之間的關(guān)系。所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)該科學(xué)地設(shè)計(jì)建筑的空間體量，包括建筑的高度、比例，建筑的對(duì)稱性，還要關(guān)注建筑的轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)，同時(shí)建筑周邊的抗力，建筑整體的均衡性等方面都要進(jìn)行綜合的考慮。

（2）建筑立面的抗震設(shè)計(jì)策略分析

建筑立面通常來(lái)說(shuō)都是由大量的建筑部件組成的，所以建筑立面的設(shè)計(jì)要關(guān)注的主要是立面材料的選擇，部件之間的比例的設(shè)計(jì)，還有其尺寸大小的控制等方面。而從抗震的角度來(lái)說(shuō)，建筑的設(shè)計(jì)則要關(guān)注以下幾個(gè)要點(diǎn)。首先，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，不能孤立地進(jìn)行孤立面的設(shè)計(jì)，而應(yīng)該將正立面、側(cè)立面及背立面各個(gè)立體面之間協(xié)調(diào)起來(lái)，是他們之間得到統(tǒng)一，從而形成一個(gè)完整的整體。同時(shí)，要注意立面的空間效果和立面各部件之間的均衡性和規(guī)則性。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)論文的分析可以看出，隨著城市化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地應(yīng)用在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑防震性能的設(shè)計(jì)十分重要。而且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要減少建筑部件間的轉(zhuǎn)換，采用合理的布置方式，以保證建筑的安全性。同時(shí)，要注重設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌規(guī)劃，將建筑的各部件之間有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)建筑的整體性和統(tǒng)一性。在分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要采用抗震設(shè)計(jì)方法，并對(duì)建筑物的造型及立面的進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。最后，希望論文的研究為相關(guān)工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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篇6

高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來(lái)說(shuō)，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。

1.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

實(shí)際工程中應(yīng)用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有多種形式，主要原理就是利用下部的轉(zhuǎn)換大梁來(lái)支托上部結(jié)構(gòu)。

1.2 梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力機(jī)理分析

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻—梁—柱（墻）的形式，傳力直接，便于分析計(jì)算。轉(zhuǎn)換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉(zhuǎn)換大梁的相對(duì)剛度和轉(zhuǎn)換大梁與下部支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度影響。為弄清轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)與上部墻體共同工作的性能，對(duì)轉(zhuǎn)換梁承托層數(shù)對(duì)其內(nèi)力的影響用有限元程序進(jìn)行了分析，從分析結(jié)果中我們知道，對(duì)一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁，上部墻體考慮三層與考慮 4 層、5 層內(nèi)力的設(shè)計(jì)控制內(nèi)力差異不大于 5%，故在分析計(jì)算時(shí)可只考慮計(jì)算 3 層。從計(jì)算分析不論轉(zhuǎn)換大梁上部墻體的形式如何，只要墻體有一定長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會(huì)比不考慮上部墻體作用要小，同時(shí)轉(zhuǎn)換大梁也會(huì)有一段范圍出現(xiàn)受拉區(qū)。

2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置

高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門(mén)規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)把握的原則歸納起來(lái)，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下幾種：1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無(wú)疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。

2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。

3）底部剪力墻盡量不開(kāi)洞或開(kāi)小洞，以免剛度削弱太大。

4）提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用 C50 混凝土。

5）適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目，控制剪力墻厚度，并可在某些較長(zhǎng)剪力墻中部開(kāi)結(jié)構(gòu)洞，以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對(duì)控制剛度比有利，還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結(jié)構(gòu)自振周期，減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后，轉(zhuǎn)換層上下剛度比在 X 方向?yàn)?0.725，在 Y 方向?yàn)?0.813，滿足規(guī)范要求，效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求，但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層，因而應(yīng)將該兩層的地震剪力乘以 1.15 的增大系數(shù)。

2.2 結(jié)構(gòu)平面布局

工程底部為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過(guò) 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求。可見(jiàn)工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。

3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造

由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。

3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞，若需要開(kāi)洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來(lái)加強(qiáng)。

轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%，轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長(zhǎng)貫通，下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。

3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整——框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于10根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%；當(dāng)框支層。為3層及3層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%；框支柱的數(shù)目多于10根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。

框支柱全部縱向鋼筋配筋率，抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于1.2%，二級(jí)時(shí)不小于1.0%，三級(jí)時(shí)不小于0.9%，四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.8%。縱向鋼筋間距抗震設(shè)計(jì)時(shí)不大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。

3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法

目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有：應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，體會(huì)如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

篇7

【摘要】為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全和合理，必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。本文建筑設(shè)計(jì)論文主要分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，說(shuō)明了提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的關(guān)注要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

Abstract: In order to ensure the security and reasonable of the high-rise buildings structural design, we must improve the level of the high-rise buildings structural design. This article analyze the basic requirements of high-level building structures design, and illustrates the increased level of attention points of high-level design of building structures.Key words: high-rise buildings; structural design; points

中圖分類號(hào)：TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）04-0020-0

前言高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是針對(duì)高層建筑特性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（Design of building stractures):在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟(jì)和施工可行的要求下，按有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、計(jì)算、構(gòu)造和制圖工作，并尋求優(yōu)化的過(guò)程。當(dāng)前，我國(guó)高層建筑特別是超高層建筑的發(fā)展非常迅速，其規(guī)模、形式日益豐富。高層建筑形式的這一變化使得結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了很大的變化，為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全和合理，必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及步驟：1.根據(jù)建筑設(shè)計(jì)來(lái)確定結(jié)構(gòu)體系、確定結(jié)構(gòu)主要材料；2.結(jié)構(gòu)平面布置；3.初步選用材料類型、強(qiáng)度等級(jí)等，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定構(gòu)件的截面尺寸；4.結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算及各種荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析；5.荷載效應(yīng)組合；6.構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)。此外還包括某必要些構(gòu)造措施。需要依據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)相關(guān)規(guī)范、圖集等。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：1，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告、上部結(jié)構(gòu)類型及上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載效應(yīng)和當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平及材料供應(yīng)情況確定基礎(chǔ)的形式，材料強(qiáng)度等級(jí)，一般有淺基礎(chǔ)（如：獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等）和深基礎(chǔ)（如：樁基）；2，基礎(chǔ)底面積的確定及地基承載力驗(yàn)算；3，基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算。4，考慮必要的構(gòu)造措施 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成果體現(xiàn)在繪制的結(jié)構(gòu)施工圖上，該圖紙是結(jié)構(gòu)工程師的語(yǔ)言，是直接面對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及相關(guān)工程技術(shù)人員的，應(yīng)該按照一定的規(guī)范繪制。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求1、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力, 必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告。一般情況下, 同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用兩種不同的類型。2、必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析, 并與建筑、水、暖、電等專業(yè)充分協(xié)商, 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型, 確定結(jié)構(gòu)方案, 必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較,擇優(yōu)選用。3、選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點(diǎn), 但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。 4、堅(jiān)持“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉” 原則；注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度, 尤其是鋼筋的直線段錨固長(zhǎng)度；考慮溫度應(yīng)力的影響。 5、按均勻、對(duì)稱、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置；綜合考慮抗震的多道防線；盡量避免薄弱層的出現(xiàn)以及正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算等等都需要概念設(shè)計(jì)作指導(dǎo)。三、提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的關(guān)注要點(diǎn) 1、計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只是輔助工具,只有真正理解結(jié)構(gòu)概念的內(nèi)涵后,才能確定合理的參數(shù)取值和正確的判斷分析結(jié)果。設(shè)計(jì)人員不能過(guò)分依賴程序,將計(jì)算結(jié)果照抄照搬,要認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計(jì)中常用的軟件有TBSA、PKPM 等, 合理地根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用分析模塊對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率十分重要。T A T 是PKPM 系列中重要的功能模塊,其特點(diǎn)是可計(jì)算多塔、連體、錯(cuò)層及底部不等高嵌固結(jié)構(gòu)；可計(jì)算常用的各種形狀截面的鋼梁、鋼柱和支撐的鋼結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)截面和支撐信息由P M C A D 建模生成。2、高層建筑的平面宜采用簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的形狀, 避免過(guò)于復(fù)雜的平面形式,大量震害的資料表明,高層建筑物平面布置不對(duì)稱、過(guò)多的外凸、內(nèi)凹等復(fù)雜形式都容易造成震害。在高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置、構(gòu)造措施比軟件的計(jì)算結(jié)果是否精確，更能影響結(jié)構(gòu)的安全,除了考慮結(jié)構(gòu)安全因素外,還要綜合考慮建筑美觀、結(jié)構(gòu)合理及便于施工和工程造價(jià)等多方面因素。在不對(duì)稱結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)在凹凸拐角等處容易造成應(yīng)力集中而遭到破壞,所以應(yīng)盡量避免。而在完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)中, 也應(yīng)注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分較長(zhǎng),要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。結(jié)構(gòu)的豎向布置要盡力做到剛度均勻且連續(xù),避免結(jié)構(gòu)的剛度突變和出現(xiàn)軟弱層。剛度突變及軟弱層的出現(xiàn)往往是由于切斷剪力墻所致,如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要切斷少數(shù)剪力墻時(shí),其他剪力墻在該切斷層處應(yīng)給以加強(qiáng)。 3、對(duì)于樁基礎(chǔ),樁的中心線宜與剪力墻中心線相重合,宜在剪力墻兩端及剪力墻與剪力墻相交處設(shè)樁,不宜在開(kāi)洞的剪力墻處布樁。剪力墻下樁基承臺(tái)宜做成聯(lián)合承臺(tái),不宜采用單獨(dú)承臺(tái),聯(lián)合承臺(tái)可加強(qiáng)樁基承臺(tái)的整體性、減少基礎(chǔ)的不均勻沉降以及提高樁抗水平力的能力,聯(lián)合承臺(tái)可以按照反梁法計(jì)算內(nèi)力,按照梁的構(gòu)造配筋。對(duì)于電梯井或框架筒體、筒中筒結(jié)構(gòu)的筒體部分,可采用厚板或環(huán)形承臺(tái),采用厚板承臺(tái)時(shí)可按筏板配筋。 4、高層建筑頂點(diǎn)位移限值的決定不僅是其數(shù)值大小而且還與其振動(dòng)頻率的大小有關(guān),一般來(lái)說(shuō),人對(duì)建筑振動(dòng)頻率的大小感覺(jué)很強(qiáng)烈,而對(duì)振動(dòng)幅度(絕對(duì)位移)的大小則不是很關(guān)心,所以只要結(jié)構(gòu)擺動(dòng)的頻率不太高時(shí)就可滿足人們的舒適度;對(duì)于防止結(jié)構(gòu)由于變形過(guò)大而可能遭受損壞的層間相對(duì)位移,其限值在現(xiàn)行規(guī)范中偏于嚴(yán)格,可以放松其指標(biāo)。而且由于各計(jì)算程序算法的差別,同一結(jié)構(gòu)用不同的計(jì)算程序計(jì)算,其層間位移數(shù)值差異可能會(huì)很大,其中一個(gè)原因可能就是各個(gè)軟件對(duì)“層間位移”的定義不同所致,有的是指樓層形心位移,有的則認(rèn)為是考慮樓層轉(zhuǎn)動(dòng)后的最大角點(diǎn)位移,后者通常比前者要大,對(duì)于規(guī)則建筑來(lái)說(shuō),形心位移很有意義,而角點(diǎn)位移卻更能反映出結(jié)構(gòu)樓層的真實(shí)位移,是結(jié)構(gòu)工程師需要注意的。四、結(jié)束語(yǔ)綜上論文所述,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過(guò)程, 任何在這個(gè)過(guò)程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全因素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要掌握以上要點(diǎn), 才能提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

篇8

1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來(lái)說(shuō)，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。

2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置

高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門(mén)規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)把握的原則歸納起來(lái)，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部。可以采用的方法有以下幾種：

1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無(wú)疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。

2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。

3）底部剪力墻盡量不開(kāi)洞或開(kāi)小洞，以免剛度削弱太大。

4）提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用 C50 混凝土。

2.2 結(jié)構(gòu)平面布局

工程底部為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過(guò) 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求。可見(jiàn)工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。

3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造

由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。

3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞，若需要開(kāi)洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù) 1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來(lái)加強(qiáng)。

3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整――框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于 10 根時(shí)，當(dāng)框支層為 1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的 2%；當(dāng)框支層。為 3 層及 3 層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的 3%；框支柱的數(shù)目多于 10 根時(shí)，當(dāng)框支層為 1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的 20%；當(dāng)框支層為 3 層及 3 層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的 30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。

3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法

目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有：應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3.4 轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法的選擇

托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時(shí)，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時(shí)應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，體會(huì)如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

篇9

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長(zhǎng)短和投資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有：

（一）水平力是設(shè)計(jì)主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對(duì)一定高度建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力性的不同而有較大的變化。

（二）側(cè)移成為控指標(biāo)

與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會(huì)產(chǎn)生以下情況：

1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí)，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致房屋側(cè)塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開(kāi)裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。

4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設(shè)計(jì)要求更高

有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。

地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種軸向變形的差異將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。

（六）概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同樣重要

抗震設(shè)計(jì)可以分為計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定的假想條件下進(jìn)行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件局部開(kāi)裂甚至破壞，這時(shí)結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)也是很重要的。

二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍

目前國(guó)內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。

1.框架結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來(lái)，即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。

框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計(jì)算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。

框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重。

框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟(jì)的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)中。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個(gè)房屋的抗剪強(qiáng)度和剛度，墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分格構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不太大的特點(diǎn)，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門(mén)廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長(zhǎng)和抗震設(shè)防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來(lái)組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時(shí)可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強(qiáng)梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：

（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。

（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門(mén)密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個(gè)多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風(fēng)和抗震性能。目前國(guó)內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場(chǎng)大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。

（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)剪力墻薄壁筒體，每個(gè)筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復(fù)雜的建筑中。

（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)巨柱（通常由電梯井或大面積實(shí)體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個(gè)樓層設(shè)一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級(jí)巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級(jí)結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級(jí)框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應(yīng)用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過(guò)目前應(yīng)用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.

篇10

概念設(shè)計(jì)就是從結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)一開(kāi)始，就運(yùn)用人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震已有的正確知識(shí)去處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將遇到的問(wèn)題，諸如:房屋體形、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等等。從宏觀原則上進(jìn)行評(píng)價(jià)、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施。從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。也就是說(shuō)概念設(shè)計(jì)是工程師運(yùn)用思維和判斷力，根據(jù)從大量震害經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)構(gòu)抗震原則，從宏觀上確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題。因此，工程師必須從主體上了解結(jié)構(gòu)抗震特點(diǎn)，振動(dòng)中結(jié)構(gòu)的受力特征，抓住要點(diǎn)，突出主要矛盾，用正確的概念來(lái)指導(dǎo)概念設(shè)計(jì)，才會(huì)獲得成功。由于概念設(shè)計(jì)包括的范圍極廣，因此不僅僅要分析總體方案確定的原則，還要顧及非材料的正確使用和關(guān)鍵部位的細(xì)部構(gòu)造。但是首先和最重要的還是結(jié)構(gòu)總體概念設(shè)計(jì)、材料選型和細(xì)部構(gòu)造等問(wèn)題，這些設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)概念中，較為重要的是結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。

二、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)

1.延性耗能

在建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)上要注意加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)，盡量做到等強(qiáng)度。同時(shí)，應(yīng)使建筑結(jié)構(gòu)在一個(gè)恰當(dāng)?shù)牟课荒芟拇罅康哪芰浚诰唧w設(shè)計(jì)中即為各式各樣的梁，如框架梁、聯(lián)肢墻的連肢梁等。結(jié)構(gòu)延性一般用延性系數(shù)表示，它表示的是結(jié)構(gòu)極限變形(位移、轉(zhuǎn)角、曲率)與屈服變形的比值，也可以分別用位移延性系數(shù)，轉(zhuǎn)角延性系數(shù)等來(lái)表示，該比值越大，結(jié)構(gòu)的延性越好。在設(shè)計(jì)上為提高鋼筋混凝土梁的延性，一般采取以下措施:(1)首先應(yīng)選取合適的梁截面尺寸，以獲得合適的配筋率，避免梁受拉筋過(guò)多或出現(xiàn)超筋。因此，對(duì)地震區(qū)梁的配筋率要大大低于一般梁的最高配筋率。(2)梁上部(跨中)和下部(端部)配置適量的受壓筋。(3)提高梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用中低級(jí)鋼筋對(duì)延性有利。(4)T形梁比矩形梁延性好。(5)注意加密箍筋。地震區(qū)鋼筋混凝土梁的位移延性系數(shù)一般要求不得低于4。

2.多道防線設(shè)計(jì)

現(xiàn)在有一種新的抗震概念:當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)受到強(qiáng)烈地震動(dòng)主脈沖卓越周期的作用時(shí)，一方面利用結(jié)構(gòu)中增設(shè)的贅余桿件的屈服和變形，來(lái)耗散地震輸入能量;另一方面利用贅余桿件的破壞和退出工作，使整個(gè)結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過(guò)渡到另一種穩(wěn)定體系，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)周期的變化，以避開(kāi)地震動(dòng)卓越周期長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作用所引起的共振效應(yīng)。這種通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的適當(dāng)控制，來(lái)減輕建筑物的破壞程度，是對(duì)付高烈度地震的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。

3.妥善處理非結(jié)構(gòu)部件

非結(jié)構(gòu)部件一般是指在通常結(jié)構(gòu)分析中不考慮承受重力荷載以及風(fēng)、地震等側(cè)力荷載的部件，如內(nèi)隔墻，框架填充墻，建筑處圍墻板，樓梯等。實(shí)際上，在地震作用下，高層建筑中的這些部件或多或少地參與工作，從而改變了整個(gè)結(jié)構(gòu)或局部構(gòu)件的剛度，承載力和傳力路線。造成未曾估計(jì)到的局部震害。在鋼筋混凝土框架體系的高層建筑中，這些影響最為普遍。(1)砌體填充墻的抗震作用：①使結(jié)構(gòu)剛度增大，自振周期縮短，水平地震力增大30%~50%。②改變了結(jié)構(gòu)的地震剪力分布狀況。③砌體填充墻具有較大的抗推剛度，限制了框架的變形，從而減小了整個(gè)結(jié)構(gòu)的地震側(cè)移幅值。 (2)柱端震害，在地震中，角柱上端被嵌砌于框架間的磚墻頂斷。這是典型的柱端震害。在框架體系設(shè)計(jì)中必須考慮，并采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。(3)形成短柱破壞。采用鋼筋混凝土框架的高層建筑，就框架柱的受力狀況和破壞形態(tài)而言，一般情況下屬于長(zhǎng)柱。由于窗裙墻對(duì)框架柱的剛性約束，減短了柱的有效長(zhǎng)度，使它變成了短柱，承擔(dān)的地震力大增，發(fā)生剪切破壞。因此，采用貼砌圍護(hù)方案或墻、柱柔性連接方案都是防止短柱破壞的有效手段。否則沿柱的全高，柱身箍筋的配置均應(yīng)符合短柱的規(guī)定。這一點(diǎn)，在施工圖中，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明清楚。

三、案例討論

鄭州市鄭東新區(qū)景峰國(guó)際項(xiàng)目情況：地上34層共120m，地下共3層，其中地下第3層為5級(jí)人防。該結(jié)構(gòu)為超高層結(jié)構(gòu)，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系。其中在地上第三層有局部框值轉(zhuǎn)換。在方案設(shè)計(jì)階段，框架的軸線尺寸己經(jīng)由建筑確定，梁柱截面尺寸根據(jù)豎向荷載及粗估的水平地震作用效應(yīng)確定。最后問(wèn)題是剪力墻如何布置、數(shù)量多少。這是一個(gè)關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，并體現(xiàn)出體系優(yōu)越性的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。所以結(jié)構(gòu)工程師在方案設(shè)計(jì)階段都積極參與，并根據(jù)適宜剛度概念算出剪力墻的面積，結(jié)合建筑要求設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的方案。

1.剪力墻的布置。一般情況下，剪力墻應(yīng)在縱橫兩個(gè)方向同時(shí)布置，并使兩個(gè)方向的自振周期比較接近。在非抗震設(shè)計(jì)的條件下，也允許只設(shè)橫向剪力墻而不設(shè)縱向剪力墻，這時(shí)，縱向風(fēng)力全部由縱向框架承受。剪力墻的一般布置原則是“均勻、分散、對(duì)稱、周邊”。均勻、分散是要求剪力墻的片數(shù)多，每片的剛度不要太大，也就是說(shuō)布置很多片短的剪力墻;并且在樓層平面上均勻布開(kāi)不要集中在某一局部區(qū)域。一方面，剪力墻對(duì)稱布置可以避免和減少建筑物受到的扭矩。另一方面，剪力墻沿周邊布置可以最大幅度地加大抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗扭能力。經(jīng)過(guò)討論，大家一致同意剪力墻沿周邊布置。

2.剪力墻的平面位置。一般情況下，剪力墻宜布置在下述的各個(gè)部位:（1）豎向荷載較大處。這樣可以獲得三點(diǎn)好處:①較大重力荷載引起的較大地震作用，可以直接傳到剪力墻上;②剪力墻承受很大的彎矩和剪力，有了較大軸向壓力來(lái)平衡，可以減小墻體的拉應(yīng)力，并提高墻體的受剪力承載力;③可以避免使用較大截面梁、柱的框架來(lái)承擔(dān)較大的豎向荷載。（2）平面形狀變化處或樓蓋水平剛度劇變處。這樣可以消除地震時(shí)在該部位樓板中引起的應(yīng)力集中效應(yīng)。（3）樓梯間、電梯間以及樓板較大洞口的兩側(cè)。根據(jù)本工程特點(diǎn)，剪力墻的平面位置布置在豎向荷載較大處。

3.剪力墻最大間距。在框―剪體系中，剪力墻是主要抗震構(gòu)件，承擔(dān)著80%以上的地震力;框架是次要抗震構(gòu)件，僅承擔(dān)加%以下的地震力。要保持框一剪體系這一結(jié)構(gòu)特性，以剪力墻為側(cè)向支撐的各層樓蓋，在地震力作用下的水平變形就需控制在很小數(shù)值范圍以內(nèi)，使框架的側(cè)向變形與剪力墻大致相同。否則，就需要通過(guò)空間分析來(lái)考慮樓蓋水平變形所引起的框架剪力增值。在實(shí)際工程中，剪力墻間距一般在2.5B及30m以內(nèi)。有30m長(zhǎng)的一段無(wú)剪力墻的自由布置空間，完全可以滿足建筑功能的要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］小谷俊川．日本基于性能結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展．建筑結(jié)構(gòu)，2000，6．

［2］建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范．(GBJfl一89)．

篇11

1.前言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)日漸成熟。但是，隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點(diǎn)與質(zhì)量提升措施，以通過(guò)建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進(jìn)建筑施工更有效地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。

2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置

對(duì)于一般剪力墻布置來(lái)說(shuō)，其應(yīng)當(dāng)主要沿主軸方向布置，而針對(duì)巨型、L 形、T 形等建筑平面，則可采用沿兩個(gè)軸線方向布置。同時(shí)在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)只有單向有墻的情況，同時(shí)對(duì)內(nèi)外剪力墻采取拉通對(duì)直設(shè)置。合理地布置剪力墻數(shù)目是關(guān)鍵， 同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心的重合，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。 這就要合理充分掌握剪力墻布置間距來(lái)體現(xiàn)。 剪力墻布置間距適中將有助于發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件作用，而且還可以合理地增大結(jié)構(gòu)的利用空間。對(duì)于剪力墻上的門(mén)窗洞口布置應(yīng)當(dāng)上下對(duì)齊，明確墻肢和連梁的位置，且剛度相差不大，應(yīng)避免三個(gè)以上的洞口集中于同一個(gè)十字交叉墻附近。 另外，由于剪力墻中的連梁剛度較弱，不宜將樓面主梁支承載在連梁上。對(duì)于本項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，本項(xiàng)目建筑用途為住宅公寓，抗震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)地震分組為一組，建筑場(chǎng)地類別為二類，設(shè)計(jì)基本地震加速度為 0.20g，基本風(fēng)壓（50 年一遇）為 0.65kN/㎡，地面粗糙度為 A 類，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)，主樓地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。 該建筑體型對(duì)住宅平面布置有利，

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

剪力墻作為一種具有較大剛度、整體性好、抗側(cè)力好的結(jié)構(gòu)類型。 結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者提出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）對(duì)于地震效果較大的情況下，單純地提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這將造成基礎(chǔ)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的成本增加。（2）應(yīng)合理布置剪力墻數(shù)量，過(guò)多的剪力墻數(shù)量將增加結(jié)構(gòu)主體重量同時(shí)造成工程浪費(fèi)。 （3）嚴(yán)格按照規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行剪力墻的構(gòu)造配筋，配筋率的過(guò)低將會(huì)造成剪力墻結(jié)構(gòu)延性較差。（4）合理設(shè)計(jì)剪力墻的墻長(zhǎng)及其墻厚，避免出現(xiàn)墻肢承載力得不到有效發(fā)揮。綜上所述，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，同時(shí)還需兼顧結(jié)構(gòu)成本的優(yōu)化。

2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)

對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， 不僅僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果要求，同時(shí)還應(yīng)滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，構(gòu)造要求對(duì)于保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性等具有重要意義。根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墻墻體水平鋼筋放在外側(cè) ；墻體鋼筋網(wǎng)之間設(shè)直徑 8@600x600 拉筋； 剪力墻墻體水平鋼筋不得代替暗柱箍筋的設(shè)置。（2）連梁應(yīng)沿整個(gè)梁高設(shè)置側(cè)面縱筋（腰筋）；除特殊標(biāo)注外，連梁腰筋按墻體水平筋拉通。（3）樓板內(nèi)設(shè)備預(yù)埋管上方無(wú)板上部鋼筋時(shí) ，沿預(yù)埋管走向設(shè)置板面附加鋼筋網(wǎng)帶，鋼筋網(wǎng)帶取直徑 6@150x200，最外排預(yù)埋鋼管中心至鋼絲網(wǎng)帶邊緣水平距離 150。（4）當(dāng)上部墻柱伸入地面與土體接觸 、或其中一段墻柱臨水時(shí) ，無(wú)論其外表面是否設(shè)置了建筑防水層，墻柱迎水面、接觸土體面的縱筋保護(hù)層應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度增加 30（墻）、20（柱）。

2.4剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中跨高比較大的與柱墻相接梁以及某些連梁， 該梁的重力作用效應(yīng)比水平風(fēng)或水平地震作用效應(yīng)更加明顯，此時(shí)需考慮梁剛度的折減，以控制正常使用時(shí)梁裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 另外，高層建筑樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰點(diǎn)層側(cè)向剛度平均值的 80%。 經(jīng)過(guò)采取一系列的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，本結(jié)構(gòu)各項(xiàng)結(jié)果均應(yīng)在正常范圍之內(nèi)，既滿足規(guī)范要求，又符合以下三點(diǎn)規(guī)律：（1）柱、剪力墻的軸力設(shè)計(jì)值均為壓力；（2）柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋：（3）梁基本無(wú)超筋，剪力墻、連梁均滿足界面抗剪扭的要求。

3剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制和預(yù)防措施

3.1 施工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。 要認(rèn)真做好各種設(shè)計(jì)圖紙的會(huì)審，運(yùn)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)圖集，并且結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真詳細(xì)地核對(duì)結(jié)構(gòu)圖與建筑圖、水電施工圖等，要盡可能地把圖紙當(dāng)中所存在的一些常見(jiàn)問(wèn)題，比如，軸線尺寸、細(xì)部標(biāo)注尺寸以及標(biāo)高等是不是有誤，各類設(shè)計(jì)構(gòu)造的做法能不是能夠在實(shí)際施工中加以實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)配筋是不是足夠合理，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜位置的鋼筋能不是能夠順利就位，是不是能夠滿足振搗的要求和必要保護(hù)層的厚度，是不是存在漏配鋼筋等現(xiàn)象，配筋詳圖和配筋平面圖之間是否存在矛盾，是否存在配筋顯著偏小的現(xiàn)象，水電埋管的留洞和建筑結(jié)構(gòu)是不是存在沖突，各位置的建筑詳圖設(shè)計(jì)是不是切實(shí)可行，各位置的建筑方法是不是合理，水電埋管是不是太過(guò)密集等，為其今后施工的順利開(kāi)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.2 梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋綁扎工作。 對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，只要有超過(guò)四個(gè)方向的梁穿過(guò)，就有可能造成一部分梁面筋保護(hù)層的厚度要大大超過(guò)設(shè)計(jì)的要求，這對(duì)于梁的承載能力會(huì)造成非常大的影響。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)向相關(guān)人員進(jìn)行反映，并且重新計(jì)算出梁所具有的承載力，并且依據(jù)梁面筋的具置以確定梁箍筋所處的高度。在具體工程實(shí)踐之中，一般都會(huì)將跨中區(qū)域梁面筋進(jìn)行強(qiáng)行地抬高，這一辦法對(duì)于提升梁的承載力缺乏幫助，反而還會(huì)極大地提升施工的費(fèi)用。在實(shí)際工程操作之中，墻柱鋼筋電渣的焊接頭將會(huì)大量地存在，比如，存在焊包不均勻等質(zhì)量問(wèn)題，其發(fā)生原因主要在于鋼筋接頭端部的截面和鋼筋縱向軸線不夠垂直，因而造成臨近焊接完成之時(shí)并在向下擠壓過(guò)程中出現(xiàn)用力的不均，進(jìn)而導(dǎo)致焊包的嚴(yán)重不均勻，從而有可能降低鋼筋接頭所具有的強(qiáng)度。為此，應(yīng)當(dāng)在正式焊接之前先使用氣割把鋼筋接頭端加以削平，從而確保切后和縱向軸線能夠保持垂直，并且要把表面加以清理干凈。

3.3混凝土裂縫的控制工作。在高溫施工環(huán)境下，由于溫度比較高，為了避免混凝土產(chǎn)生裂縫，應(yīng)當(dāng)采取以下五條措施：一是改進(jìn)配合比的設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)選原材料和加入高效的減水劑，以控制混凝土水泥單方的用量于250kg/m3左右，并且不摻加任何一種微膨脹劑。二是混凝土入模溫度嚴(yán)格地控制于 30℃之下，并且降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際最高溫度升高的速度。三是科學(xué)合理地進(jìn)行施工，運(yùn)用混凝土泵送技術(shù)將板于大梁分開(kāi)進(jìn)行澆筑，全部采取斜面分層法，墻體與框架柱則運(yùn)用整體分層法，并且嚴(yán)格地控制分層的厚度。四是強(qiáng)化混凝土養(yǎng)護(hù)。水平構(gòu)件應(yīng)當(dāng)覆蓋塑料布，而豎向構(gòu)件則應(yīng)外掛麻袋片，并且外包塑料布。澆水的次數(shù)以確保塑料布內(nèi)出現(xiàn)凝結(jié)水為主要標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)語(yǔ)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主旨是發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)剛度大、美觀等特點(diǎn)，且又能解決高建筑成本等問(wèn)題。 隨著建筑不斷的復(fù)雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，其被廣泛應(yīng)用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點(diǎn)與質(zhì)量提升措施，以通過(guò)建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進(jìn)建筑施工更有效地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求

參考文獻(xiàn)

篇12

隨著建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于高層建筑中，針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)類型特點(diǎn)通過(guò)結(jié)合工程實(shí)際情況而采取合理有效地設(shè)計(jì)措施相當(dāng)重要，

1．項(xiàng)目實(shí)例

某高層住宅辦公樓，地下為兩層地下車庫(kù)，地上為 30 層公寓住宅，建筑總高度為 95.8m，建筑長(zhǎng)寬比為 3.6，高寬比為 2.7。 該建筑經(jīng)過(guò)論證最終采用剪力墻結(jié)構(gòu)類型， 由剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)直接承受建筑物的水平以及豎向荷載。 由于剪力墻結(jié)構(gòu)其墻體全部由鋼筋混凝土所構(gòu)成，因此其自身平面內(nèi)具有較大的抗側(cè)剛度，能夠有效地抵抗較大的水平側(cè)向力。在水平荷載作用下，剪力墻結(jié)構(gòu)將主要產(chǎn)生彎曲型的變形。

2.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置

對(duì)于一般剪力墻布置來(lái)說(shuō)，其應(yīng)當(dāng)主要沿主軸方向布置，而針對(duì)巨型、L 形、T 形等建筑平面，則可采用沿兩個(gè)軸線方向布置。同時(shí)在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)只有單向有墻的情況，同時(shí)對(duì)內(nèi)外剪力墻采取拉通對(duì)直設(shè)置。合理地布置剪力墻數(shù)目是關(guān)鍵， 同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心的重合，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。 這就要合理充分掌握剪力墻布置間距來(lái)體現(xiàn)。 剪力墻布置間距適中將有助于發(fā)揮剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件作用，而且還可以合理地增大結(jié)構(gòu)的利用空間。對(duì)于剪力墻上的門(mén)窗洞口布置應(yīng)當(dāng)上下對(duì)齊，明確墻肢和連梁的位置，且剛度相差不大，應(yīng)避免三個(gè)以上的洞口集中于同一個(gè)十字交叉墻附近。 另外，由于剪力墻中的連梁剛度較弱，不宜將樓面主梁支承載在連梁上。對(duì)于本項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，本項(xiàng)目建筑用途為住宅公寓，抗震設(shè)防烈度為8 度，設(shè)計(jì)地震分組為一組，建筑場(chǎng)地類別為二類，設(shè)計(jì)基本地震加速度為 0.20g，基本風(fēng)壓（50 年一遇）為 0.65kN/㎡，地面粗糙度為 A 類，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)，主樓地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。 該建筑體型對(duì)住宅平面布置有利，

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

剪力墻作為一種具有較大剛度、整體性好、抗側(cè)力好的結(jié)構(gòu)類型。 結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者提出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的幾點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：（1）對(duì)于地震效果較大的情況下，單純地提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，這將造成基礎(chǔ)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的成本增加。（2）應(yīng)合理布置剪力墻數(shù)量，過(guò)多的剪力墻數(shù)量將增加結(jié)構(gòu)主體重量同時(shí)造成工程浪費(fèi)。 （3）嚴(yán)格按照規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行剪力墻的構(gòu)造配筋，配筋率的過(guò)低將會(huì)造成剪力墻結(jié)構(gòu)延性較差。（4）合理設(shè)計(jì)剪力墻的墻長(zhǎng)及其墻厚，避免出現(xiàn)墻肢承載力得不到有效發(fā)揮。綜上所述，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面要保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)剛度，同時(shí)還需兼顧結(jié)構(gòu)成本的優(yōu)化。

2.3 剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)

對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)， 不僅僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果要求，同時(shí)還應(yīng)滿足規(guī)范的構(gòu)造要求，構(gòu)造要求對(duì)于保證剪力墻結(jié)構(gòu)的延性等具有重要意義。根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取如下措施：（1）除注明者外，剪力墻墻體水平鋼筋放在外側(cè) ；墻體鋼筋網(wǎng)之間設(shè)直徑 8@600x600 拉筋； 剪力墻墻體水平鋼筋不得代替暗柱箍筋的設(shè)置。（2）連梁應(yīng)沿整個(gè)梁高設(shè)置側(cè)面縱筋（腰筋）；除特殊標(biāo)注外，連梁腰筋按墻體水平筋拉通。（3）樓板內(nèi)設(shè)備預(yù)埋管上方無(wú)板上部鋼筋時(shí) ，沿預(yù)埋管走向設(shè)置板面附加鋼筋網(wǎng)帶，鋼筋網(wǎng)帶取直徑 6@150x200，最外排預(yù)埋鋼管中心至鋼絲網(wǎng)帶邊緣水平距離 150。（4）當(dāng)上部墻柱伸入地面與土體接觸 、或其中一段墻柱臨水時(shí) ，無(wú)論其外表面是否設(shè)置了建筑防水層，墻柱迎水面、接觸土體面的縱筋保護(hù)層應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度增加 30（墻）、20（柱）。

3.剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

對(duì)本工程剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)采取 SATWE 有限元分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移進(jìn)行分析，模型采用的設(shè)計(jì)主要荷載取值見(jiàn)表 1 所示。

表1樓、地面活荷載以及主要設(shè)備控制荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/㎡）

對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中跨高比較大的與柱墻相接梁以及某些連梁， 該梁的重力作用效應(yīng)比水平風(fēng)或水平地震作用效應(yīng)更加明顯，此時(shí)需考慮梁剛度的折減，以控制正常使用時(shí)梁裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 另外，高層建筑樓層的側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的 70%或其上相鄰點(diǎn)層側(cè)向剛度平均值的 80%。 經(jīng)過(guò)采取一系列的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，本結(jié)構(gòu)各項(xiàng)結(jié)果均應(yīng)在正常范圍之內(nèi)，既滿足規(guī)范要求，又符合以下三點(diǎn)規(guī)律：（1）柱、剪力墻的軸力設(shè)計(jì)值均為壓力；（2）柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋：（3）梁基本無(wú)超筋，剪力墻、連梁均滿足界面抗剪扭的要求。

3剪力墻結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制和預(yù)防措施

3.1 施工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。 要認(rèn)真做好各種設(shè)計(jì)圖紙的會(huì)審，運(yùn)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)圖集，并且結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真詳細(xì)地核對(duì)結(jié)構(gòu)圖與建筑圖、水電施工圖等，要盡可能地把圖紙當(dāng)中所存在的一些常見(jiàn)問(wèn)題，比如，軸線尺寸、細(xì)部標(biāo)注尺寸以及標(biāo)高等是不是有誤，各類設(shè)計(jì)構(gòu)造的做法能不是能夠在實(shí)際施工中加以實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)配筋是不是足夠合理，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜位置的鋼筋能不是能夠順利就位，是不是能夠滿足振搗的要求和必要保護(hù)層的厚度，是不是存在漏配鋼筋等現(xiàn)象，配筋詳圖和配筋平面圖之間是否存在矛盾，是否存在配筋顯著偏小的現(xiàn)象，水電埋管的留洞和建筑結(jié)構(gòu)是不是存在沖突，各位置的建筑詳圖設(shè)計(jì)是不是切實(shí)可行，各位置的建筑方法是不是合理，水電埋管是不是太過(guò)密集等，為其今后施工的順利開(kāi)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.2 梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋綁扎工作。 對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，只要有超過(guò)四個(gè)方向的梁穿過(guò)，就有可能造成一部分梁面筋保護(hù)層的厚度要大大超過(guò)設(shè)計(jì)的要求，這對(duì)于梁的承載能力會(huì)造成非常大的影響。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)向相關(guān)人員進(jìn)行反映，并且重新計(jì)算出梁所具有的承載力，并且依據(jù)梁面筋的具置以確定梁箍筋所處的高度。在具體工程實(shí)踐之中，一般都會(huì)將跨中區(qū)域梁面筋進(jìn)行強(qiáng)行地抬高，這一辦法對(duì)于提升梁的承載力缺乏幫助，反而還會(huì)極大地提升施工的費(fèi)用。在實(shí)際工程操作之中，墻柱鋼筋電渣的焊接頭將會(huì)大量地存在，比如，存在焊包不均勻等質(zhì)量問(wèn)題，其發(fā)生原因主要在于鋼筋接頭端部的截面和鋼筋縱向軸線不夠垂直，因而造成臨近焊接完成之時(shí)并在向下擠壓過(guò)程中出現(xiàn)用力的不均，進(jìn)而導(dǎo)致焊包的嚴(yán)重不均勻，從而有可能降低鋼筋接頭所具有的強(qiáng)度。為此，應(yīng)當(dāng)在正式焊接之前先使用氣割把鋼筋接頭端加以削平，從而確保切后和縱向軸線能夠保持垂直，并且要把表面加以清理干凈。

3.3混凝土裂縫的控制工作。在高溫施工環(huán)境下，由于溫度比較高，為了避免混凝土產(chǎn)生裂縫，應(yīng)當(dāng)采取以下五條措施：一是改進(jìn)配合比的設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)選原材料和加入高效的減水劑，以控制混凝土水泥單方的用量于250kg/m3左右，并且不摻加任何一種微膨脹劑。二是混凝土入模溫度嚴(yán)格地控制于 30℃之下，并且降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際最高溫度升高的速度。三是科學(xué)合理地進(jìn)行施工，運(yùn)用混凝土泵送技術(shù)將板于大梁分開(kāi)進(jìn)行澆筑，全部采取斜面分層法，墻體與框架柱則運(yùn)用整體分層法，并且嚴(yán)格地控制分層的厚度。四是強(qiáng)化混凝土養(yǎng)護(hù)。水平構(gòu)件應(yīng)當(dāng)覆蓋塑料布，而豎向構(gòu)件則應(yīng)外掛麻袋片，并且外包塑料布。澆水的次數(shù)以確保塑料布內(nèi)出現(xiàn)凝結(jié)水為主要標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)語(yǔ)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主旨是發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)剛度大、美觀等特點(diǎn)，且又能解決高建筑成本等問(wèn)題。 隨著建筑不斷的復(fù)雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，其被廣泛應(yīng)用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。這就需要相關(guān)人員在生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐中，更好地總結(jié)施工技義的特點(diǎn)與質(zhì)量提升措施，以通過(guò)建筑剪力墻施工質(zhì)量的提高，促進(jìn)建筑施工更有效地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求

【參考文獻(xiàn)】

篇13

現(xiàn)代高層建筑正向體形復(fù)雜、功能多樣、造型新穎的方向發(fā)展，同時(shí)還要滿足大開(kāi)間，平面及房間布置靈活、方便，室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞、不露梁等要求。異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地滿足現(xiàn)代住宅建筑的要求，因而逐漸得到了推廣應(yīng)用。

目前，現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范或規(guī)程中尚未給出有關(guān)異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條款，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中常會(huì)遇到一些規(guī)范或規(guī)程尚未論及的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員積累經(jīng)驗(yàn)，利用正確的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本文旨在對(duì)異形柱與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行探討，提出個(gè)人看法，供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參考。

一、異形柱結(jié)構(gòu)型式及其計(jì)算

異形柱結(jié)構(gòu)型式有異形柱框架結(jié)構(gòu)、異形柱框架―剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱框架―核心筒結(jié)構(gòu)。

異形柱結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)決定了其受力性能、抗震性能與矩形柱結(jié)構(gòu)不同。由于異形柱截面不對(duì)稱，在水平力作用下產(chǎn)生的雙向偏心受壓給承載力帶來(lái)的影響不容忽視。因此，對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)應(yīng)按空間體系考慮，宜優(yōu)先采用具有異形柱單元的計(jì)算程序進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。因異形柱和剪力墻受力不同，所以計(jì)算時(shí)不應(yīng)將異形柱按剪力墻建模計(jì)算。

當(dāng)采用不具有異形柱單元的空間分析程序計(jì)算異形柱結(jié)構(gòu)時(shí)，可按薄壁桿件模型進(jìn)行內(nèi)力分析。

對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)，一般宜按剛度等效折算成普通框架進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。當(dāng)剛度相等時(shí)，矩形柱比異形柱的截面面積大。一般，比值（A矩／A異）約在1.10-1.30之間［1］。因此，用矩形柱替換后計(jì)算出的軸壓比數(shù)值不能直接應(yīng)用于異形柱，建議用比值（A矩／A異）對(duì)軸壓比計(jì)算值加以放大后再用于異形柱。

對(duì)有剪力墻（或核心筒）的異形柱結(jié)構(gòu)，由于異形柱分擔(dān)的水平剪力很小，由此產(chǎn)生的翹曲應(yīng)力基本可以忽略，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可按面積等效或剛度等效折算成普通框架―剪力墻（或核心筒）結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力與位移分析。按面積等效更能反映異形柱軸壓比的情況，且面積等效計(jì)算更為簡(jiǎn)便。但應(yīng)注意，按面積等效計(jì)算時(shí)，須同時(shí)滿足下面兩式：

A矩=A異；(2)b/h=(Ix異／Iy異)1/2

式中，A矩、A異――分別為矩形柱和異形柱的截面面積；

b、h――分別為矩形截面的寬和高；

Ix異 、Iy異――分別為異形柱截面x、y向的主形心慣性矩。

一般，按面積等效計(jì)算時(shí)，矩形柱的慣性矩比異形柱的小。但對(duì)有剪力墻（或核心筒）的異形柱結(jié)構(gòu)，計(jì)算分析表明［2］，按面積等效與按剛度等效的計(jì)算結(jié)果是接近的。

異形柱的截面設(shè)計(jì)，可根據(jù)上述方法得出的內(nèi)力，采用適合異形柱截面受力特性的截面計(jì)算方法進(jìn)行配筋計(jì)算。

二、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計(jì)算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來(lái)計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計(jì)算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個(gè)自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度（多一個(gè)截面翹曲角，即扭轉(zhuǎn)角沿縱軸的導(dǎo)數(shù)），考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃嚕霕前迤矫鎯?nèi)剛度無(wú)限大假定來(lái)減少部分未知量之后在進(jìn)行求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜（如有轉(zhuǎn)換層）時(shí)，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒(méi)有考慮剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時(shí)變形不協(xié)調(diào)。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于肢長(zhǎng)較短（一般為墻厚的5-8倍），本身較高細(xì)，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地反映結(jié)構(gòu)的受力，精度較高。

對(duì)設(shè)有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。框支剪力墻是受力面向受力點(diǎn)過(guò)渡，由于薄壁桿件的連接處是點(diǎn)連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。因此，帶有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用墻元模型軟件（如SATWE）進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，從整體上的內(nèi)力（特別是下部支承柱的內(nèi)力）分布情況來(lái)看，如果將剪力墻加以適當(dāng)?shù)奶幚恚€是可以用TAT、TBSA對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算的［3］。

三、 異形柱的受力性能及其軸壓比控制

天津大學(xué)的試驗(yàn)研究結(jié)果表明［4］：軸壓比、高長(zhǎng)比(即柱凈高與截面肢長(zhǎng)之比)是影響異形柱破壞形態(tài)及延性的兩個(gè)重要因素。 異形柱由于多肢的存在，其剪力中心與截面形心往往不重合，在受力狀態(tài)下，各肢產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力。由于剪應(yīng)力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出現(xiàn)裂縫，即產(chǎn)生腹剪裂縫，導(dǎo)致異形柱脆性明顯，使異形柱的變形能力比普通矩形柱降低。 作為異形柱延性的保證措施，必須嚴(yán)格控制軸壓比，同時(shí)避免高長(zhǎng)比小于4(短柱)。控制柱截面軸壓比的目的，在于要求柱應(yīng)具有足夠大的截面尺寸，以防止出現(xiàn)小偏壓破壞，提高柱的變形能力，滿足抗震要求。廣東《規(guī)程》按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ11―89)中所規(guī)定的柱子軸壓比降低0.05取用(按截面的實(shí)際面積計(jì)算)；天津《規(guī)程》則根據(jù)箍筋間距與主筋直徑之比、箍筋直徑及抗震等級(jí)共同確定，其要求比廣東《規(guī)程》嚴(yán)格，例如，對(duì)s/d=5、4(即箍筋間距s=100mm，縱筋直徑d分別為20mm、25mm的情況)，箍筋直徑dv=8mm，抗震等級(jí)為三級(jí)的L形截面，其軸壓比限值分別為0.60，0.65。異形柱是從短肢剪力墻向矩形柱過(guò)渡的一種構(gòu)件，柱肢截面的肢厚比(即肢長(zhǎng)/肢寬)不大于4。《高規(guī)》(JGJ3―91)第5.3.4條，“抗震設(shè)計(jì)時(shí)，小墻肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二級(jí)剪力墻的小墻肢，其軸壓比不宜大于0.6”。根據(jù)上述分析，為便于應(yīng)用，建議在6度設(shè)防區(qū)，對(duì)于異形柱框架結(jié)構(gòu)，L形截面柱的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.6(按截面的實(shí)際面積計(jì)算，下同)，T形截面柱的的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.65，十字形截面柱的軸壓比不應(yīng)超過(guò)0.8;對(duì)于異形柱框架―剪力墻(或核心筒)結(jié)構(gòu)，由于框架是第二道抗震防線，所以框架柱的軸壓比限值可放寬到0.65(L形)、0.70(T形)、0.90(+字形)，但對(duì)于轉(zhuǎn)換層下的支承柱，其軸壓比仍不應(yīng)超過(guò)0.60。 短柱在壓剪作用下往往發(fā)生脆性的剪切破壞，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱。根據(jù)高長(zhǎng)比不宜小于4，在梁高為600mm的前提下，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m時(shí)，異形柱的最大肢長(zhǎng)可為600mm;底層層高為4.2m時(shí)，肢長(zhǎng)可為900mm。

四、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度及框支柱

在現(xiàn)代高層住宅的地下室和下部幾層，由于停車和商業(yè)用房需較大空間，就得通過(guò)轉(zhuǎn)換層來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在同一座建筑中，沿房屋高度方向建筑功能常要發(fā)生變化，上部樓層布置旅館、住宅；中部樓層用作辦公用房；下部樓層布置商店、餐館和文化娛樂(lè)設(shè)施，這種不同用途的樓層需要采用不同形式的結(jié)構(gòu)。從建筑功能上看，上部需要小開(kāi)間的軸線布置并需要較多的墻體以滿足旅館和住宅的功能要求；中部則需要較小的或中等大小的室內(nèi)空間，可以在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)量的墻體以滿足辦公用房的功能要求；下部需要盡可能大的自由靈活的室內(nèi)空間，要求柱網(wǎng)大，墻體盡量少，以滿足商店、餐飲、停車場(chǎng)等公共設(shè)施的功能要求。上述要求與結(jié)構(gòu)的合理布局正好相反。由于高層建筑結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大，上部樓層受力較小，正常的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)是下部剛度大、墻體多、柱網(wǎng)密，而到上部則逐漸減小墻體及柱的布置，以擴(kuò)大柱網(wǎng)。這樣，結(jié)構(gòu)的正常布置與建筑功能對(duì)空間的要求正好相反。因此，為了適應(yīng)建筑功能的變化，就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，即轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

據(jù)研究表明［5］，“框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，轉(zhuǎn)換層附近層間位移角及內(nèi)力分布急劇突變，內(nèi)力的傳遞僅靠轉(zhuǎn)換層一層樓板的間接傳力途徑很難實(shí)現(xiàn)；轉(zhuǎn)換層下部的‘框支’結(jié)構(gòu)易于開(kāi)裂和屈服，轉(zhuǎn)換層上部幾層墻體易于破壞。這種結(jié)構(gòu)體系不利于抗震。高烈度區(qū)（9度及9度以上）不應(yīng)采用；8度區(qū)可以采用，但應(yīng)限制轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度，可考慮不宜超過(guò)3層；7度區(qū)可適當(dāng)放寬限制。”因此，建議在6度抗震設(shè)防區(qū)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度不宜超過(guò)5層，避免高位轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換層上下的層剛度比γ宜接近1，不宜超過(guò)2。轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，宜同時(shí)控制轉(zhuǎn)換層下部“框支”結(jié)構(gòu)的等效剛度（即考慮彎曲剪切和軸向變形的綜合剛度），使EgJg與EcJc接近。EgJg為剪力墻結(jié)構(gòu)的等效剛度，剪力墻結(jié)構(gòu)高度取框支層的總高度，其平面和層高與轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻結(jié)構(gòu)相同；EcJc為轉(zhuǎn)換層下部“框支”結(jié)構(gòu)的等效剛度。研究表明［5］，“控制轉(zhuǎn)換層下部‘框支’結(jié)構(gòu)的等效剛度對(duì)于減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角和內(nèi)力突變是十分必要的，效果也很顯著。”

規(guī)范對(duì)框支柱的內(nèi)力、軸壓比、配筋等的要求都嚴(yán)于普通柱。框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，如何定義框支柱，涉及到安全與經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。根據(jù)圣維南原理，局部處理的影響只限于局部范圍，所以當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高（如高位轉(zhuǎn)換）時(shí)，除轉(zhuǎn)換層附近樓層的內(nèi)力較復(fù)雜外，下面的結(jié)構(gòu)受到的影響很小，應(yīng)與普通框架結(jié)構(gòu)基本一樣，不必按框支柱處理。文獻(xiàn)［6］計(jì)算了兩個(gè)28層的結(jié)構(gòu)，一為內(nèi)筒外框架結(jié)構(gòu)，一為內(nèi)筒外框支結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層設(shè)在18層。計(jì)算結(jié)果表明，轉(zhuǎn)換層下二層的內(nèi)力影響很大，下三層的內(nèi)力誤差最大為15%，下五層的內(nèi)力已比較接近（最大誤差小于10%）,下八層的內(nèi)力已基本一樣（最大誤差小于5%）。這說(shuō)明框支柱只需在五層范圍內(nèi)加以考慮，其它層的柱子按普通框架柱處理即可。因此，建議當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置不超過(guò)五層時(shí)，轉(zhuǎn)換層下的各層柱均按框支柱處理；當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置超過(guò)五層時(shí)，轉(zhuǎn)換層下相鄰的五層柱按框支柱處理，而其它層的柱按普通框架柱處理。由于高位轉(zhuǎn)換對(duì)抗震不利，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免高位轉(zhuǎn)換。

五、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設(shè)計(jì)

振動(dòng)臺(tái)模擬地震試驗(yàn)結(jié)果表明［7］，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢、底部的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢會(huì)首先開(kāi)裂；在地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴(yán)重；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對(duì)減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施。例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建筑物質(zhì)心盡量接近，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢厚度（宜取250mm，對(duì)底部的小墻肢根據(jù)需要可取用300mm），加強(qiáng)墻肢端部的暗柱配筋，嚴(yán)格控制墻肢截面的軸壓比不超過(guò)0.6，以提高墻肢的承載力和延性；高層結(jié)構(gòu)中連梁是一個(gè)耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會(huì)使結(jié)構(gòu)的延性降低，對(duì)抗震不利，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞；短肢剪力墻宜在兩個(gè)方向均有梁與之拉結(jié)，連梁宜布置在各肢的平面內(nèi)，避免采用“一”字形墻肢；短肢剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋應(yīng)符合規(guī)范要求等。

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