杭州某高层建筑结构选型与分析.doc

杭州某高层建筑结构选型与分析摘要高层建筑功能越来越复杂形式越来越多样在工程实例的基础上针对结构形式进行多方面的比较分析从而采取更为合理的形式然后就转换层的计算进行了分析最后对转换层的构造作了说明关键词结构形式梁式转换转换层的构造措施工程概况本工程位于杭州由三栋高度分别为的高层建筑组成其中地下层均为车库地上分别为层层层地上五层以下是为会展和会议服务之用的餐饮交通用房六层以上全部是办公由于第五层上下的功能不同为满足建筑的需要在设计中应用了转换层转换层标高本工程抗震设防烈度为度设计抗震为一组设计基本地震加速度值为场地属类场抗震设防类别为丙类转换层示意图见图下面主要介绍高的栋结构形式的确定本工程的特点是跨度大高位转换为了结构设计的安全可靠经济实用进行了多种结构形式的比较分析从而确定最合理的结构形式结果见表从表可以看出三种结构形式各有优缺点带支撑钢框架结构优缺点结构自重轻刚度好抗震性能好但其造价高防火性能差且支撑竖向不连续并影响建筑外观框架剪力墙结构优缺点结构造价低利用楼电梯间作为核心筒刚度好而且核心筒竖向连续但结构自重大构件尺寸大钢混凝土混合结构优缺点特点是介于以上两者之间但其最大的缺点是构造不好处理混凝土构件与钢构件的连接难度大给施工造成不便本工程地处度抗震设防地区其烈度不是很高且层高控制要求不是很严有做混凝土梁的空间基于以上的分析比较出于经济角度的考虑决定采用框架剪力墙混凝土结构体系转换层的设计转换层形式的确定目前转换层的形式多种多样现在常用的有梁式转换板式转换桁架式转换箱形转换等等其中由于板式转换抗震性能不好设计施工都很复杂箱形转换很少用于房屋结构工程故不予考虑根据本工程的特点采用梁式转换和桁架式转换都可行两种结构形式的分析结果见表表表明桁架式转换比梁式转换从混凝土和钢筋用量上能省从结构传力方式看梁式转换层具有传力直接明确和传力途径清楚的优点转换梁具有受力性能好工作可靠构造简单和施工方便的优点结构计算也相对容易转换桁架具有自重轻开洞和管道设置灵活可以充分利用转换层的建筑空间的特点但转换桁架的构造和施工复杂目前已很少采用出于经济施工难度及周期等诸多方面的考虑本工程采用梁式转换层形式即在地上五层处做一层高的转换大梁转换梁上局部开洞转换梁的设计转换梁的截面尺寸通常是由其受剪承载力来控制截面尺寸往往较大由于梁很强处理不好有可能使转换梁与框支柱形成的框架出现强梁弱柱的现象对结构的抗震不利一般梁在支座区段的剪力较大通过梁加腋的办法可以增强转换梁在支座区段的抗剪承载力有效地降低梁截面尺寸由于转换梁的受力复杂为了能更准确的分析转换梁和上部框架的共同工作除对模型进行整体空间分析外还要采用有限元进行高精度补充计算在本工程中模型的整体空间计算采用的是中国建筑科学研究院的程序有限元采用的是中国建筑科学研究院的程序某一榀转换梁经两种分析方法的内力计算结果见表从表分析数据表明两者的结果还是比较接近的程序的恒活载工况内力与程序有较大出入是由于程序对梁支座的弯矩进行了调幅支座与跨中内力之和两者相差不多由此看出和程序均能够较为准确的分析出结构整体和转换构件的受力状态其结果是可用的框支柱的设计为了避免转换梁与框支柱形成的框架出现强梁弱柱的现象本工程的框支柱采用钢骨混凝土以提高柱的承载力在转换层以下一般落地剪力墙的刚度远远大于框支柱的刚度落地剪力墙几乎承受全部地震剪力框支柱的剪力非常小考虑到实际工程中落地剪力墙出现裂缝后刚度下降导致框支柱剪力增加所以规范按照转换层位置的不同框支柱数目的多少对框支柱剪力的调整增大做了不同的规定需要注意的是与剪力墙相连的框支柱程序对与墙相连的框支柱是按墙的一部分考虑的其内力非常小因此需要工程设计人员对其进行单独分析转换层结构在进行有限元分析时下部结构框支柱下端的约束条件选取铰接或固接对结构内力的计算结果有较大影响在分析时具体选用何种约束条件为宜这主要与转换梁下部结构的层数有关上部框架的设计上部框架与转换梁共同工作可视作一个层层受楼板约束受相连梁空间约束的巨型框架该部分的框架须按照强柱弱梁的原则进行设计确保塑性铰在梁端出现使柱比梁有更大的安全储备转换层结构的试验研究表明与转换梁相连的柱子往往是薄弱环节转换梁上层框架梁柱受力复杂应力集中设计时应根据实际受力情况进行较准确施工模拟计算分析抗震设计时转换梁上层框架柱底端弯矩设计值应乘以放大系数见式并且根据放大后的弯矩设计值进行配筋式中转换梁上层框架柱底端考虑承载力抗震调整系数的正截面受弯承载力值转换梁上层框架柱底端截面弯矩设计值转换层的构造转换构件除必须满足规范的相关要求另外需要注意的是由于转换梁所受轴力较大因此其腰筋设置要满足框支柱节点区水平箍筋原则上可同柱箍筋当转换梁腰筋配置及拉通可靠锚固时可按构造设置水平箍筋和拉筋且拉筋需将每根柱纵筋勾住上部框架梁纵向钢筋的构造要求应注意整体结构工作特性下部纵筋在柱支座内的锚固搭接按受拉钢筋要求执行结论本文通过工程实例对带转换层的高层建筑进行了研究主要结论如下在抗震设防烈度不高的地区建造层数不是很高的建筑物时框架剪力墙为性价比较高的形式宜优先考虑但由于剪力墙核心筒的布置受到了限制容易造成平面刚心质心不重合产生扭转影响为此设计人员需对平面刚度进行调整转换梁形式有受力简单传力途径直接工程计算分析设计相对容易和造价相对较低等优势在实际工程中可以广泛应用