高層建築樑式轉換層結構設計

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在高層設計的過程中,必須要做好充足的前提準備工作,準確分析建築的抗震類別,選擇最合適的轉換層形式,規範、均勻地使用豎向構件。

高層建築樑式轉換層結構設計

摘要:

目前,隨著經濟的迅速發展,建築行業所佔比重也越來越大,而高層建築作為建築行業的重要組成部分,其規模也在逐漸擴大。在高層建築中,應用最廣泛的結構形式就是樑式轉換層結構。文章首先簡要分析高層樑式轉換層的設計原理,其次深度探究樑式轉換層結構在實際中的應用及具體的設計方式。

關鍵詞:

高層建築;梁氏轉換層;結構設計;研究

1高層建築樑式轉換層結構的設計原則

1.1降低豎向構件的使用

在進行結構轉換的設計時,豎向構件的使用並不少見。過多豎向構件的使用會使轉換層結構的穩定性及強度漸漸變小,容易導致建築結構的穩定性降低,不利於提高建築結構的抗震效能,所以應合理分佈豎向構件。

1.2對稱設定轉換柱和剪力牆

在設計時,要將轉換柱和剪力牆進行對稱放置的方式。立柱的轉換會使整體結構受到影響。一般來說,對稱的結構較為穩固、不易變形,所以,對稱放置轉換柱和剪力牆是最好的選擇,可極大增強建築的穩定性,從而達到防震的目的。

1.3增強轉換層下部主體的結構剛度

在設計過程中應考慮採用增強下部主體結構、弱化轉換層上部剛度,使轉換層上下部之間結構變形與抵抗彈性形變的能力之間達到協調統一、相互一致的方法來保證建築物整體結構具有較好的抗震性和較強的剛度。增強下部主體結構抵抗彈性形變的能力的主要方法有:加大轉換層下部主體結構的截面面積、增加剪力牆數量、增強混凝土的強度等方法。

1.4確保轉換層足夠的剛度

在進行建築結構設計時,應注意調整高度和跨度的比例。合理的比例才會來確保轉換層具有足夠的剛度,這樣才可以有效地確保內力在轉換層和下部構建的合理分配,轉換樑和剪力牆柱的受力效能相對較好,才能夠對結構發揮重要的作用。

1.5轉換層結構位置不能過高

過高的轉換層會對建築的抗震能力大大的削弱,轉換層過高會使轉換層周圍的框支剪力牆的內力和強度大打折扣。所以在設計高位轉換的時候,為減少層間內力突變和位移角,要仔細分析軸向變形剛度、彎曲剛度、剪下剛度等來控制轉換層下部構件的`剛度。除此之外,落地剪力牆之間的間距也應進行嚴格的控制,且不可小覷。

1.6全面計算轉換層結構

建築整體結構中的重要組成部分——轉換層結構,在對其受力變形狀態模型進行具體計算時,要精確分析建築的三維空間結構,如應用有限元來補充和計算區域性的轉換結構。與此同時,還要考慮調整模型的外部條件使其符合具體的適用情況,以及轉換層結構上部的區域性模型計算。

2高層建築中樑式轉換層結構設計應用

2.1應用鋼骨混凝土轉換結構的分析

由於高層建築越來越高,層數越來越多,所以,高層建築的轉換構件就會承受越來越多的樓層與重量,為了達到這樣的效果,轉換構件的尺寸也會隨之增大。這樣會限制建築的層高和建築的使用空間。為解決此問題,一種新型材料——鋼骨混凝土應運而生。鋼骨混凝土具有較強的承載力和剛度,除此之外,使用這種材料不僅可大大減小施工過程中轉換樑的截面面積尺寸,而且可以極大程度的提高建築的抗震能力。鋼骨混凝土的使用還大大的節約了支架和綁紮鋼筋所要花費的時間和勞動力,這種材料是當今建築界的不二之選。

2.2預應力混凝土轉換層的應用

預應力混凝土樑式轉換層具有抗裂能力強、耐久性好、截面面積小、用料少的特點,再加上其自重輕、跨度大,在建築中具有絕對優勢,所以在建築中廣泛的應用。但是,由於預應力混凝土的生產過程複雜,其成本也就略高。現代科技在不斷進步,預應力的技術也定會不斷提高,相信不久的將來,預應力的成本會隨之降低。鋼骨混凝土和鋼筋混凝土的結構和使用並未存在太大的差異,所以預應力材料結構的轉換樑在高層建築中普遍存在,而且使用效果非常令人滿意。

3建築中樑式轉換層結構設計計算要求

3.1轉換大梁的設計

建築結構中,樑式轉換層的設計主要分為兩個部分:①轉換層大梁,轉換樑是建築結構中承擔重量,起到抗震作用的中流砥柱。它是承擔建築上層結構重量的主要部件,承受著從柱壓下來的豎向負載,承受了結構中的大部分載荷。②轉換層樓板,轉換層樓板是將建築結構上層所具有的水平剪力傳遞到下層抗剪結構的部位,它不僅承受了較大的平面內剪力,還承載了部分的豎向負載。因此,建築樓板的強度和剛度都要求達到最高的標準。轉換樑的設計在整個建築設計中起到了舉足輕重的作用。在建築結構的設計過程中,不僅要對整體模型進行三維空間分析,還要著重考慮轉換層結構。

3.2分析轉換層

不僅要對整體結構進行計算,轉換層平面的計算也十分重要,要利用有限元和補充計演算法來考慮區域性的耐力。經研究表明,由於框支剪力牆下部的柱子和上部剪力牆是連線在一起的,所以它的計算過程是十分複雜的。若有連線不當的情況,則非常容易導致計算失誤。在計算時,建築空間是將樑柱作為基本單位,用相關程式對其進行分析,而底部的框支剪力牆是將牆轉換為柱作為基本單位來分析。

4結束語

綜上所述,文章主要分析了高層建築樑式轉換層的設計原理及應用。在高層設計的過程中,必須要做好充足的前提準備工作,準確分析建築的抗震類別,選擇最合適的轉換層形式,規範、均勻地使用豎向構件。平面的設計上應儘量簡單對稱,選擇承載能力較好的支撐構件。根據建築設計的實際需求考慮各部分的功能及特點,對不合理的地方進行多次調整,致力於得到最合理的設計方案。

參考文獻:

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