邹议带转换层的高层建筑结构设计

摘要:随着社会经济的飞速发展，人们对生活质量的要求也越来越高，高层建筑现在已成为现代城市发展的重要发展战略，因为其固有的商住两用的特点,其在应力方面就有特别的要求,所以需要转换层来进行衔接，本文就带转换层的高层建筑结构设计提出个人意见及解决方法。

关键词: 转换层高层建筑, 类型, 应力

Abstract: With the rapid economic development of society, the people to the requirements of the quality of the life more and more is also high, high building now has become an important for the development of modern city development strategy, because of its inherent business stay in amphibian's characteristic, the stress in the respect has special requirements, so need to convert layer to join, this paper brought conversion layers of the high-rise building structural design puts forward personal opinions and the solving methods.

Keywords: conversion layers high building, type, stress

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

一、带转换层的高层建筑结构设计要求

1.减少转换

高层建筑的一个主要特点就是高,所以其自身的重量比较大,导致高层建筑的下部的框架受力集中,容易引起应力变形。

因此,在布置转换层的上、下主体的竖向结构的时候,要注意尽可能多的使上部的竖向结构能够向下落地连续贯通,尤其是框架的核心筒结构中的核心筒应该上下贯通,这样可以减轻框架的受力。

2.传力直接

在布置转换层的上下主体的竖向结构的时候,要尽量使水平的转换结构直接传力,避免多级复杂的转换,慎重使用传力比较复杂、对抗震不利的平厚板的转换形式,如果上、下柱网实在没有办法对齐的话,可以采用箱形的转换形式。

3.弱化上部、强化下部

针对带转换层的剪力墙结构或者筒体结构,可以采取下面措施来强化下部结构:加大筒体以及落地墙的厚度、提高混凝土的强度等级、必要的时候可以在房屋的周边增加设计部分的剪力墙、壁式框架或者楼梯间的筒体、提高抗震的能力。还可以采取在不落地的剪力墙上开洞、开口或者减小墙体厚度等措施来弱化上部。

4.优化转换结构

在进行抗震设计的时候,由于建筑功能的要求,如果不得不进行高位转换的时候,应该优先选择不易引起地震作用的下框支柱柱顶弯矩比较大、柱剪力比较大的结构形式。例如:斜腹杆桁架、空腹桁架以及扁梁等,同时还要注意满足在重力荷载作用下的强度以及刚度的要求。

二、转换层的作用

1.转换上、下层的结构类型

在高层建筑中,因为其特殊的功能要求,所以上面部分是剪力墙结构,而下面部分则是框架结构,所以转换层的一个主要的作用就是对这两种结构进行转换,这样才可以使下部获得比较大的自由使用空间。

2.改变上、下层结构的轴线和柱网

现代的高层建筑通常是商住两用的模式,所以三层以下作为商用部分,需要空间大,墙体少,还需要有比较大的出入口,那么在转换层上、下的结构形式没有改变的情况下,就需要通过转换层来使建筑的下面部分结构的柱距变大,形成比较大的柱网,这样才可以形成比较大的出入口,以满足商业需要。

3.转换上、下层的结构类型和柱网

高层建筑的上部的剪力墙结构可以通过转换层来改变成框支剪力墙的结构,同时,下部的柱网和上部的剪力墙的轴线相互错开,可以形成上、下柱网不对齐的布置形式。

三、高层建筑转换层的类型和结构设计

1．梁式转换层的结构设计

(1)结构特点

梁式转换层的结构设计的传力途径是采用墙(柱)转换梁柱(墙)的形式,所以其特点是:传力明确、直接、便于工程的计算、分析和设计,而且造价比较节省。所以,这种结构形式是目前在高层建筑中使用最广泛的一种。

(2)设计方法

第一,托柱形式转换的梁截面设计

当转换梁承托上部的普通框架的时候,在转换梁常用的截面尺寸的范围内,转换梁在受力上基本和普通梁一样,可以按照普通梁的截面设计方法进行计算;如果转换梁承托的上部是斜杆框架,转换梁就会承受轴向的拉力,这时候应该按照偏心受拉构件来进行截面设计。

第二,托墙形式的转换梁的截面设计

如果转换梁承托的上部墙体满跨而且不开洞的话,转换梁和上部墙体就会共同工作,它的受力特征和破坏形态表现为深梁,这时转换梁的截面设计方法最好采用深梁的截面设计方法或者应力截面的设计方法,而且计算出的纵向钢筋应该沿着全梁高来适当的分布配置。

2.桁架式转换的结构设计

(1)结构特点

桁架式转换结构形式是根据梁式结构转换层演变而来的,其结构特点是:整个转换层的承重结构是由多榀钢筋混凝土桁架组成,而桁架的上、下弦杆分别设置在转换层的上、下楼面的结构层内部,楼层之间设有腹杆。因为桁架高度比较高,所以其下弦杆的截面尺寸比较小。

(2)设计方法

桁架式的转换结构在进行整体结构的内力分析上可以采用ANSYS和TAT,除了应该满足结构整体的位移、抗倾覆、变形、周期等要求之外,还应该满足(JGJ3—2002)《高层建筑混凝土结构技术规程》中的附录E中的关于转换层上、下结构侧向刚度比的要求。

和其他结构形式相比较,桁架转换层在受力上更合理,在转换层的位置受到的弯矩和剪力都比较小,这对构件截面尺寸的控制非常有利,不会造成比较大的刚度集中。在地震的作用下,也不会造成应力的集中,抗震效果比较好。

3.厚板厚梁式转换结构的设计

(1)结构特点

当建筑结构的上、下柱网的轴线错开的比较多,很难用梁直接承托的时候,则需要做成厚板,形成一个比较厚的承台来进行转换。板式转换层的特点是下柱网的布置灵活、不需要和下层结构对齐。其主要缺点是:自重比较大,材料耗用比较多。

厚板厚梁式的转换层的刚度特别大,一方面给建筑上部的结构布置带来方便,另一方面也使板的传力不明确,所以受力也比较模糊,结构在计算方面相对比较困难,采用有限元计算的时候计算结果非常繁杂,这给配筋的设计带来很多不便。此外,从受力的角度来看,经常需要在柱和柱、柱和墙之间加强配筋。从造价角度来看,很不经济。

(2)设计方法

带有厚板转换层的高层建筑可以采用三维空间的分析程序,例如TBSA,SATWE,TAT等,来进行整体结构的内力分析。

四、案例分析:运用全生命期工程计价方法评价建筑节能的合理性

现针对郑州市某外墙外保温体系,以传热学理论和工程经济学理论为基础,紧密结合工程实际,对聚苯板外墙外保温体系进行实际测算和理论分析。

1.案例概况

某置业有限公司开发的住宅项目小区,已建工程,工程总投资1.2亿元,建筑面积100000m2,其中多层住宅楼总造价4500万元,外墙外保温总造价25万元,外墙面积31137m2,外墙外保温做法采用聚苯板外墙外保温体系。

2.运用工程经济学理论进行实际测算

(1)该案例中外墙采用240厚砖混结构,造价为57.6元/m2,外墙外保温体系造价为87元/m2。

3.理论分析

通过对外墙外保温体系寿命期内节能效益的实际测算,得出ΔLCC=165.4元/ ㎡> 0寿命期内节约的能源成本远大于追加的保温层初始成本87元/㎡,证明外墙外保温体系节能技术是切实可行的。

通过这一工程实例,可以看出,在全生命期内,节能建筑的工程造价不仅没有增加,反而节约了一大笔运行成本,有力地说明了节能建筑的合理性。

五、结束语

随着科技的不断发展和实践经验的积累,相信会有更多先进、成熟的节能技术应用于节能建筑,合理进行工程项目全生命期造价成本分析,将有效促进建筑节能新技术的推广,加速转化理论研究成果,进一步加快我国现代化建设的步伐。

参考文献

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能效[J]．建筑科学,2007,23(6):28～31.[3] 马光红,胡浩,王万力．绿色建筑开发与综合评价运行机制研究[J]．建筑经济,2007, (3):36～ 38.

[4] 吴越.试论建筑节能[J].科技创新导报,2 0 09 , 7 :2 3 .

[5] 王亚勇,吕欣.浅谈建筑节能[J].科技创新导报,2008,12:121.