房屋建筑工程结构转换层的施工

房屋建筑工程结构转换层的施工

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摘要:建筑转换层的施工难度较大,在对转换层结构进行设置前,必须充分紧密关注与策划转换层各个分项工程的穿插、协调与配合的节点,认真、合理的采用施工措施,才能有效保证结构转换层的质量及整个高层主体工程达到质量标准。本文根据笔者多年的施工经验对建筑结构转换层的设计要点、主要结构形式、设计要求及发展趋势做了探讨。

关键词:房屋建筑;工程结构;转换层

1转换层的设计要点

1.1转换层的竖向布置

在进行结构转换的时候,应根据建筑结构的需要灵活进行布置,但必须能保证转换层具有足够的刚度,以免造成过度悬殊。如果是大底盘多塔楼的商住建筑,其转换层最好设置在裙房的屋面层,加大梁板的厚度和尺寸,避免中间出现刚度小的楼层,提高抗震能力,对框支剪力墙高层建筑结构,7级区曾转换的位置最好不要超过5层,8级区最好不要要超过3层,如果转换层位置超过时,应研究制定合理有效的措施。

1.2转换层的结构布置

通过研究表明,底部转换层位置高度将决定转换层上下刚度的突变程度,此外,转换层位置越高,简体容易出现受弯裂缝,增大框支柱的内力,其上部附近的墙体容易遭受破坏。因此,转换层的位置越高越不利于抗震。如果底部带转换层结构,就必须设置安全可靠的转换构件。结合工程研究结果和经验,可转换斜撑、大粱、箱形结构等。

1.3转换层的抗震设计

在带转换层结构的高层建筑中,因为设置了不同的层转换,建筑物高度方向的刚度就不均匀了,竖向承载力不连续,传力路线曲折,因此,建筑当中有层转换结构的部分抗震能力就较差。为了保证建筑的安全,应增大转换构件水平地震作用的计算内力,在8级抗震设计时,还要考虑到竖向地震作用的影响。

2转换层的主要结构形式

《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)对转换梁的最小高度和宽度作如下规定:框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度,不宜小于其上墙体截面厚度的2倍,且不易小于400mm;当梁上托柱时,尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时转换梁高不小于其跨度的1/6;非抗震设计时,转换梁高不小于跨度的1/8。随着我国经济的快速发展,高层建筑的数量日益增多,据统计,约75%的建筑采用梁式转换层结构,12%的建筑采用板式转换层结构。转换层的结构形式可以采用梁式、桁架式、板式、箱形等,这些转换层都可以形成大空间,实现结构类型或轴线的转变。其中梁式转换层受力明确设计和施工相对简单,应用最为广泛;同时,在转换梁受力较小部位可以开设合适的洞口,容易满足建筑功能和设备管线布置的要求。梁式转换层具有设计简单,受力明确,容易施工等优点,因而在剪力墙结构体系中被广泛运用。

3梁式转换层结构的设计及要求

次粱及其剪刀墙由框支主梁承托转换,由于其传力途径通过多次转换,受力也较为复杂。框支主梁需要承受其上部剪力墙和梁传给的剪力,因此容易易受剪的破坏。在有可能发生地震的地区,建筑物必须具有抗震设防,为了进一步为了进一步提高受力性能及其抗震能力,在进行平面结构设计时,应使落地剪力墙与剪力墙和框支墙共同协作受力。

3.1框支柱的设计与构造要求

一般情况下,由轴压比来进行计算确定框支柱的截面尺寸。在抗震设计时,应该用最大的系数乘以框支柱的柱顶弯矩,并将其放大后进行配筋。对剪力也要作相应的调整,当框支柱少于十根时,而且在一直二层,每层支柱所受剪力至少要取基底剪力的百分之二;如果在三层或三层以上时,至少要取基底剪力的百分之三;如果框支柱多于十根时,框支层在一至二层时,每层每根柱承受的剪力和应该是基底层剪力的百分之二十;如果是三层及三层以上时,其应该取基底层剪力的百分之三十,在对框支柱剪力做相应的调整之后,应相应的对框支柱的弯矩等进行调整,但其支柱轴力可以不做调整。当抗震等级为一级时,其纵向钢筋配筋率应大于百分之一点二,二级时应大于百分之一点零,三级时应大于百分之零点九,四级是应大于百分之零点八。在抗震设计时,纵向钢筋间距应该在八十到二百毫米之间,全部纵向钢筋配筋率应小于百分之四。

3.2转换梁的设计及要求

通过剪压比的计算可以确定转换梁的截面尺寸,转换梁最好不要开洞,如果需要开洞,洞口最好定在梁中和轴附近。为了提高其抗剪能力,必须对洞口的上、下弦杆采取一定的加强措施。转换梁的混凝土强度等级应大于或者等于C3O。在非抗震设计时,转换梁上,下主筋的最小配筋率应为百分之零点三,而且最好不存在接头,转换梁上部应该有超过百分之五十的主筋沿梁全长贯通,下部主筋要伸入柱内。

3.3截面设计方法

目前国内在结构设计工作中,通常采用的梁截面转换方法是应力截面设计方法。该方法通过对装换梁进行分析,得到的结果是应力和分布规律,为了能直接运用分析结果,假设不考虑混凝土的抗拉作用,所有拉力由钢筋承担,受压的混凝土强度达到预期设计值。

3.4托墙形式转换梁截面设计

当转换梁承托上部墙体不开洞时,转换梁将和上部墙体共同工作,深梁将表现出受力特征,这时,应该采用应力截面设计法或深梁截面设计方法,通过计算,确定出其适当的分配位置。此时转换梁跨中的内力较大,底部纵向钢筋最好不要弯起或者是截断,要全部伸进支座。当转换梁所承托的上部墙体是小墙肢时,转换梁上可按照普通截面设计的方法进行计算,纵向钢筋可集中布置子转换梁的底部。

3.5设计方法的选择

托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托普通框架式,可以按普通的梁截面设计方法进行配筋计算;当其为斜杆框架式,应该按偏心受拉构件进行截面设计。

4发展趋势

带转换层结构的高层建筑的发展趋势主要体现在以下三个方面:

(1)预应力混凝土转换层。预应力技术的优点很多,比如减小截面尺寸、控制裂缝和挠度、减轻支撑负担等,因此,此结构自重轻,能节省钢材和混凝土,特别适合于建造承垂荷载的大跨度转换层。

(2)钢骨混凝土转换层。钢骨混凝土梁不仅承载力高,刚度好,且在耐久性、塑性和抗震性能方面均优于钢筋混凝土梁。因此,钢骨混凝土梁定位准确,可减少支模,提高施工的速度。目前,钢骨混凝土转换层已在国外广泛使用,但在国内过程中还比较少见。

(3)新型转换结构的应用。“叠层析架结构”由多个单层析架空腹析架和混合空腹析架叠合而成,它有多根截面尺寸较大的弦杆梁,以此来共同承担竖直方向的载荷;同时为了改变竖向载荷的位置和方向,设置了斜腹杆,它相当与拱传力,能够起到卸载作用。

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