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工程实例解说高层建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计


工程实例解说高层建筑中带转换层的框支 剪力墙结构设计
本文主要针对高层建筑中带转换层的框支剪力墙设计 展开了探讨,通过结合具体的工程实例,对整体结构设计中 的几个要点作了简要介绍,并系统阐述了框支结构设计要点 和转换构件设计要求,以期能为有关方面的需要提供有益的 参考借鉴。 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,地上一层为店面,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,二层层 高为,三至三十层层高均为,建筑物主体总高。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
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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。
建筑场地类别为Ⅱ类,基本风压值:/m2,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。
各种形式转换层的优缺点如下 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。 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。 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。
2 整体结构设计中的几个要点
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本工程结构转换层设计遵循下述原则: 协调上、下部分结构布置,尽量减少转换结构的数量; 转换结构采用梁式结构,尽可能直接承托上部竖向结 构,避免或少用主、次转换梁的形式; 上部竖向构件尽可能置于转换梁靠近支座处,以利竖向 力的传递;
3 框支结构设计要点 抗震等级的确定 本工程转换层以下为框架-剪力墙结构,转换层以上为 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笼统地确定抗震等 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,这是明确各 部分结构构造要求的关键。 依据第条抗震设计时,A 级高度丙类建筑钢筋混凝土结 构的抗震等级应按表确定;第条抗震设计的高层建筑,当地 下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应 按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体 情况采用三级或四级。 结构竖向布置 高层建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变。 然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此,因此对转换层
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结构的侧向刚度作了专门规定。在设计过程中,应把握的原 则归纳起来,就是要强化下部,弱化上部。可以采用的方法 有以下几种:
与建筑专业协商,除核心筒部分剪力墙在底部必须设置 外,使尽可能多的剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部 刚度。
加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中,核心筒外 围部分的厚度取为 400mm,核心筒以外部分墙厚度取为 450mm。转换层以上标准层墙厚 300mm。
底部剪力墙尽量不开洞或开小洞,以免刚度削弱太大。 提高底部柱、墙混凝土强度等级,采用 C45 混凝土。 适当减少转换层上部剪力墙数目,控制剪力墙厚度,并 可在某些较长剪力墙中部开结构洞,以弱化上部刚度。弱化 上部刚度不仅对控制刚度比有利,还可减轻建筑物重量,减 小框支梁承受的荷载;增大结构自振周期,减小地震作用力。
4 转换构件设计要求 框支柱 框支柱截面尺寸主要由轴压比控制并应满足剪压比要 求。为保证框支柱具有足够延性,对其轴压比应严格控制。 工程框支柱抗震等级为一级,轴压比不得大于,对部分因截 面尺寸较大而形成的“短柱”,不得大于。 柱截面延性还与配箍率有密切关系,因而框支柱的配箍
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率也比一般框架柱的大得多。箍筋不得小于 10@100,全长加 密,且配箍不得小于%。框支柱为非常重要的构件,为增大 安全性,对柱端剪力及柱端弯矩均要乘以相应的增大系数, 每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的 30%。
因为程序计算时,一般假定数板刚度无限大,水平剪力 按竖向构件的刚度分配。底部剪力墙刚度远大于框支柱,使 得框支柱剪力非常小。然而考虑到实际工程中楼板的变形以 及剪力墙出现裂缝后刚度的下降,框支柱吸收的剪力会增 加。
因而对框支柱的剪力增大作了单独规定。另外,为了加 强转换层上下连接,框支柱上部墙体范围内的纵筋应伸入上 部墙体内一层;其余在墙体范围外的纵筋则水平锚入转换层 梁板内,满足锚固要求。
框支梁 框支梁截面尺寸一般由剪压比控制,宽度不小于其上墙 厚的 2 倍,且不小于 400mm;高度不小于计算跨度的 1/6。 本工程框支梁梁宽最小为 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 力墙抗震性能的关键部位,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,特一级抗震框支梁纵 筋配筋率不得小于%。 框支梁在满足计算要求下,配筋率不小于%。框支梁一
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般为偏心受拉构件,其支座上部纵向钢筋至少应有 50%沿梁 全长贯通;由于梁中有轴力存在,因而应配置足够数量的腰 筋,腰筋采用直径不小于 16 的钢筋,沿梁高间距小于 200mm, 并且应可靠锚入支座内。
框支梁受剪很大,而且对于这样的抗震重要部位,更应 强调“强剪弱弯”原则,在纵筋已有一定富余的情况下,箍 筋更应进行适当的加强配置。
5 结语 如今,随着我国建筑技术的发展进步,带转换层的部分 框支剪力墙高层建筑得到了广泛应用。因此,若想做好转换 层剪力墙的施工,工作人员就必须要注重设计工作。综上所 述,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,结合了具体的工程实例对相关方面作了系统分析阐述, 旨在能为类似的施工提供帮助。
参考文献 [1]章斌金.框支剪力墙转换层结构设计探索[J].工程 建设与设计.20XX. [2]李路雄.带转换层的框支剪力墙结构设计实例[J]. 建筑知识.20XX.
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