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转换结构!墙体作用时框去梁设计

导读:此文是一篇转换结构论文范文,为你的毕业论文提供有价值的参考。

8月27日 汽车不启动诊断+测电绘制电脑板线路图+电脑板结构与编程+DA转换 视频 : 结构转换层 1、★句式结构的转换2、★高层建筑梁、板式转换层结构设计方法3、★机遇催生新兴职业4、★科技界错误导致八大悲剧:气候探测者号解体

(浙江龙山建筑设计咨询有限公司,浙江 绍兴 312000)

摘 要:工程上为达到建筑大空间的使用功能要求,就必须在结构形式变化的楼层设置水平转换结构,转换层梁.框支梁与一般框架梁相比,两者在受力特点、受力大小、抗震设计时对构件的延性要求等方面有较大区别.文章介绍了框支梁设计的方法,通过工程实例介绍了整体分析时转换梁与上部墙体之间的位移协调对应力及配筋的重要性.

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关键词:墙体作用;框支梁设计;转换梁;位移角

中图分类号:TU375      文献标识码:A      文章编号:1009-2374(2010)18-0018-02

随着我国经济的发展,为满足建筑功能的需要,高层建筑的体型越来越复杂,不同的功能的组合要求给结构带来了不同要求.比如现在工程上应用较多的建筑功能组合有下部楼层是大型的商场、酒店餐馆或者是文化娱乐场所,而上部是住宅、办公场所等,在功能上下部要求有尽可能大的自由灵活空间,柱网要大,墙要尽量少或没有;而上部楼层要求小开间的轴线布置和较多的墙体,这样的结构形式就会造成上部部分竖向构件不能直接连续落地.为达到建筑功能要求,在结构上为实现这种布置,同时保证结构受力的正确传递,就必须在结构形式变化的楼层设置水平转换结构,即转换层.当布置的转换梁支撑上部的结构为剪力墙的时候,转换梁叫框支梁.

一、框支梁设计方法

框支梁与一般框架梁相比,两者在受力特点、受力大小、抗震设计时对构件的延性要求等方面有不小的区别:其一,框支梁大多数情况下是偏心受拉构件,并承受较大的剪力,而一般框架梁是弯剪构件;其二,受力大小有区别,框支梁由于承受的荷载很大,故构件内力也很大,而一般框架梁的内力则相对较小;其三,框支梁受力复杂,而一般框架梁受力较为简单;其四,抗震设计时,对框支梁的延性要求较高;工程上对框支梁的设计主要有以下几种方法:

1.普通梁截面设计.该法直接采用高层建筑结构计算分析程序(如TBSA、PKPM系列、TAT等)计算出的转换梁内力结果,按普通梁进行受弯构件承载力计算,此种方法由于没有充分考虑转换梁与上部墙体的共同工作,一般设计出来的梁截面较大,配筋量也大.但工程上也有人提出将框支梁按一般框架梁进行配筋设计是偏于不安全的说法.

2.深梁截面设计方法.把转换梁看成介于普通梁和深梁之间的梁,考虑梁与墙的共同作用,把上部墙体和转换梁看成一倒T形深梁.但是当转换大梁的跨高比不符合深梁条件时,梁的截面计算及配筋构造,一般可按普通浅梁去做设计,在实际工程设计中,适当按深梁的特性对梁的局部构造作加强处理.

3.偏心受拉构件截面设计.《高层建筑混凝土结构技术规程》规定“框支梁多数情况下为偏心受拉构件,并承受较大的剪力”,应按《混凝土结构设计规范》第7.4.2条的规定设计,即按偏心受拉构件进行截面设计,此方法必须把有限元分析得到的转换大梁应力转化为截面内力,然后进行正截面和斜截面承载力计算.

二、工程实例

1.工程概况.某房地产公司开发的住宅小区工程的第6#楼,总建筑面积19300m2,短肢剪力墙结构,地下1层,地上18层.首层、二层为商业建筑,三层及以上为住宅.由于使用功能的改变,由铺位式商业用房直到上面的住宅形式,结构体系由下面的框架剪力墙结构体系转变为上部的剪力墙结构体系,因结构体系的变化,部分必须设置转换梁,因梁式转换受力明确、传力简洁、计算模型简单,经多方案比较,本工程采用梁式转换其传力途径采用剪力墙-转换梁-柱(墙)的形式,具有传力直接、明确和清楚的优点,易于工程计算、分析和设计,且造价较节省.标准层及转换部位如图1所示:

图1 转换部标准层平面图

2.结构布置及计算.由于转换层上下结构形式不同,容易造成总体结构刚度在转换层上下形成突变,对整体结构抗震极为不利,为此本工程采取以下处理措施:

(1)尽量保证落地剪力墙的数量,在适当位置(不影响建筑使用功能的情况下)增加底部墙肢数量,以加强底部刚度;(2)采取尽量拉大上部剪力墙的间距,减小墙肢长度和数量,改变墙厚等措施来调整转换层上下刚度,使其变化较为均匀,过渡平稳和尽量接近.框支柱是转换梁的支撑构件,作用其上的荷载较大,而且往往转换梁的刚度比框支柱大得多.为保证结构破坏时不出现柱铰机构的不利破坏形态,必须保证框支柱具有足够的延性和变形性能.本工程转换结构布置如图2所示,各构件截面尺寸如下:框支柱1000mm×1000mm,转换梁700mm×1600mm,剪力墙厚300、250、200混凝土强度等级:框支柱均为C40,其余构件C40~C30.结构设计采用高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE整体计算分析,计算考虑了结构的整体弯扭、耦联抗震分析,但是在结构计算的过程中,构件由于实际的情况与计算机程序中的模型模拟的存在一定差距,所以进行概念设计.

图2 转换梁平面图

从转换梁的布置来看,其上剪力墙的布置(2片墙)对于转换梁的中轴存在着一定的偏轴,这使得转换梁承受住一定的扭矩,这对于转换梁结构来说,是很不利的.所以在结构设计和分析中,本工程对于这种偏轴的方法是通过加设抗偏梁来解决的,都可以看作是对结构的概念设计.

本工程结构周期如下:

振型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数

12.6603179.771.00(1.00+0.00)0.00

22.330181.920.02(0.00+0.02)0.23

31.919289.950.98(0.00+0.98)0.02

部分位移角:

X方向地震力作用下的楼层最大位移1/2269,X双向地震作用下的楼层最大位移1/2269.

X+5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移1/2203,Y双向地震作用下的楼层最大位移1/3886.

Y+5%偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移1/3265.

本程通过TAT软件进行计算对比发现,在SATWE中由于采用的墙元模型,节点划分细致而对于上部荷载的传递可以避免象杆系模型一样(将力集中于一个点),所以对于SATWE的荷载传递途径可以说是比较准确的.在配筋上经FEQ进行补充计算,从而对转换结构在整体上进行有限元分析.同时,对框支梁进行静力荷载下的计算校核,将3种计算结果比较,取较大值做设计配筋.

三、结语

从转换梁结构的整体受力计算指标可以看出:转换梁结构的设计整体刚度较为适中,在转换层均未出现明显的突变,各项计算指标均满足现行规范要求.整体分析中转换梁与上部墙体之间的位移协调,仅仅是墙体底部与转换梁之间的协调,实际上墙梁联系在一起,墙体底部与梁顶部位移协调一致,而且空间杆单元假定截面应变为平截面分布,与实际结构转换梁受力相差可能较大.在配筋上,转换梁采用杆系模型得到的转换梁内力与采用实体模型得到的转换梁应力配筋结果有差别,实体模型梁支座处按应力配筋量比杆系模型按内力配筋量要小,因考虑到转换梁的最小配筋率,这些截面都是按照最小配筋率进行配筋的.如果转换梁上墙体长或者受力复杂,应对转换梁进行局部有限元设计.在本次工程案例中,其上部墙体长度并不长,如果按照计算结构是可以满足工程上的要求,只要墙体存在一定长度,就会对转换梁有影响.

应力分析结果与杆系模型计算结果相差较大,因此对复杂的转换结构特别是框支剪力墙结构,应按规范要求进行应力分析并按应力设计和校核配筋.在梁端按杆系模型进行内力配筋对转换梁设计将造成浪费,不经济.按应力配筋梁跨中配筋量比按内力配筋大.

参考文献

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转换层:05-20股市启明星:风格转换成功,合理配置仓位结构

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作者简介:张晓楠(1977-),男,浙江龙游人,浙江龙山建筑设计咨询有限公司工程师,研究方向:建筑工程.

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