摘要:文章針對高層建築結構形式日益大型化、複雜化,給施工帶來許多新的難度的問題,探討了高層建築轉換層結構施工技術,包括結構轉換層的特點、轉換層設計、經濟指標、抗震性能、梁式和桁架式轉換等注意事項,對工程施工有著十分重要的意義。
關鍵詞:高層建築;轉換層;抗震性能;梁式;桁架式
zhuanhuancengjiegoudekuaduhechengshoudeshuxianghezaijunhenda,zhishizhuanhuancengjiegougoujiandejiemianchicunbukebimiandigaoerda。muqianyingyongzuiweiguangfandehunningtuliangshizhuanhuancengzhongyibanzhuanhuanjiegoudejiemiangaoduweikuadude1/4-1/6,實際工程中轉換結構常用截麵高度為1.6-4.0m,隻有在跨度較小或承托的層數較少時才采用較小的截麵高度0.9-1.4m,而跨度較大且承托的層數較多或構造條件特殊時則采用較大的截麵高度4.0-8.2m,如(ru)此(ci)高(gao)大(da)的(de)轉(zhuan)換(huan)結(jie)構(gou)其(qi)連(lian)續(xu)施(shi)工(gong)強(qiang)度(du)大(da),施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)複(fu)雜(za),給(gei)現(xian)場(chang)施(shi)工(gong)帶(dai)來(lai)了(le)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)難(nan)度(du)。在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)轉(zhuan)換(huan)結(jie)構(gou)施(shi)工(gong)中(zhong),其(qi)關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)轉(zhuan)換(huan)結(jie)構(gou)臨(lin)時(shi)支(zhi)撐(cheng)係(xi)統(tong)的(de)設(she)置(zhi)和(he)混(hun)凝(ning)土(tu)施(shi)工(gong)方(fang)案(an)的(de)確(que)定(ding),上(shang)述(shu)每(mei)一(yi)項(xiang)施工技術都是轉換層施工中的嶄新課題。為確保轉換結構的施工能夠順利、有效地完成,這就要求其施工能根據工程的實際情況,方便地運用一些比較成熟的理論,並結合類似工程的經驗,快速、有效地解決以上問題。
一、結構轉換層的特點
高層建築中轉換層的突出特點主要有兩個方麵:yishizhuanhuancengtongchangshezhizaijianzhuwudexiabu,zaitadeshangmianchengshouzhejishicengdehezai,shoulifuza,tadepohuaijianghuidaozhizainanxingdehouguo。youyushejishifenxifangfadexianzhi,duigezhongxingshizhuanhuancengnanyizuodaojingquefenxi;另一方麵是轉換層部位地震反應強烈。由於轉換層承受荷載巨大,導致其截麵超出常規,鋼材耗用量大、剛度大,重量也較一般樓層顯著加大。
高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu)水(shui)平(ping)力(li)起(qi)控(kong)製(zhi)作(zuo)用(yong),在(zai)地(di)震(zhen)區(qu),一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)樓(lou)層(ceng)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)剛(gang)度(du)均(jun)勻(yun)變(bian)化(hua),不(bu)宜(yi)有(you)突(tu)變(bian),否(fou)則(ze)在(zai)地(di)震(zhen)作(zuo)用(yong)下(xia)易(yi)產(chan)生(sheng)薄(bo)弱(ruo)層(ceng)。高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu)在(zai)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)質(zhi)量(liang)和(he)剛(gang)度(du)的(de)變(bian)化(hua)導(dao)致(zhi)該(gai)部(bu)位(wei)地(di)震(zhen)反(fan)應(ying)加(jia)大(da)。另(ling)外(wai),轉(zhuan)換(huan)層(ceng)的(de)巨(ju)大(da)截(jie)麵(mian)還(hai)會(hui)給(gei)施(shi)工(gong)帶(dai)來(lai)許(xu)多(duo)不(bu)方(fang)便(bian)。如(ru)武(wu)漢(han)新(xin)世(shi)界(jie)中(zhong)心(xin),轉(zhuan)換(huan)層(ceng)采(cai)用(yong)1.6m厚的厚板,這種厚度的板不但配筋、混凝土澆築困難,施工質量難以控製,而且施工時對其下部的模板支撐體係要求嚴格。0.5kN/m2以(yi)上(shang)的(de)澆(jiao)築(zhu)重(zhong)量(liang),常(chang)規(gui)的(de)模(mo)板(ban)支(zhi)撐(cheng)不(bu)適(shi)用(yong),還(hai)需(xu)另(ling)行(xing)設(she)計(ji)製(zhi)作(zuo),增(zeng)加(jia)了(le)工(gong)程(cheng)的(de)費(fei)用(yong)。一(yi)般(ban)地(di),由(you)於(yu)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)以(yi)上(shang)是(shi)小(xiao)開(kai)間(jian)的(de)剪(jian)力(li)牆(qiang)結(jie)構(gou),而(er)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)以(yi)下(xia)是(shi)以(yi)柱(zhu)為(wei)主(zhu)要(yao)承(cheng)重(zhong)的(de)大(da)空(kong)間(jian)結(jie)構(gou)。很(hen)明(ming)顯(xian),轉(zhuan)換(huan)層(ceng)以(yi)上(shang)的(de)結(jie)構(gou)剪(jian)切(qie)剛(gang)度(du)大(da)於(yu)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)以(yi)下(xia)的(de)結(jie)構(gou)剪(jian)切(qie)剛(gang)度(du),這(zhe)必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)。
二、轉換層結構的施工特點
部bu分fen豎shu向xiang構gou件jian在zai轉zhuan換huan層ceng處chu被bei打da斷duan,使shi豎shu向xiang力li的de傳chuan遞di被bei迫po發fa生sheng轉zhuan折zhe,而er轉zhuan換huan層ceng就jiu是shi實shi現xian轉zhuan折zhe功gong能neng的de大da型xing水shui平ping構gou件jian。帶dai轉zhuan換huan層ceng的de高gao層ceng建jian築zhu是shi一yi受shou力li複fu雜za、不利抗震的結構體係,該結構及其支撐係統有自身的特點。
眾多高層建築采用梁式轉換層進行結構轉換,這主要是由於:
(一)轉換層設計
1.帶(dai)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)的(de)多(duo)高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu),轉(zhuan)換(huan)層(ceng)的(de)下(xia)部(bu)樓(lou)層(ceng)由(you)於(yu)設(she)置(zhi)大(da)空(kong)間(jian)的(de)要(yao)求(qiu),其(qi)剛(gang)度(du)會(hui)產(chan)生(sheng)突(tu)變(bian),一(yi)般(ban)比(bi)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)上(shang)部(bu)樓(lou)層(ceng)的(de)剛(gang)度(du)小(xiao),設(she)計(ji)時(shi)應(ying)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)減(jian)少(shao)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)上(shang)、下樓層結構抗側剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風、抗震設計的要求。轉換構件為重要傳力部位,應保證轉換構件的安全性。
2.8度抗震設計時除考慮豎向荷載、風荷載或水平地震作用外。還應考慮豎向地震作用的影響,轉換構件的豎向地震作用,可采用反應譜方法或動力時程分析方法計算;作為近似考慮,也可將轉換構件在重力荷載標準值作用下的內力乘以增大係數1.1。
(二)經濟指標
從抗剪和抗衝切的角度考慮,轉換板的厚度往往很大。一般可達2.0m-2.8m。這樣的厚板一方麵重量很大,增大了對下部垂直構件的承載力設計要求,另一方麵本層的混凝土用量也很大。
轉換梁常用截麵高度為1.6-4.0m,隻有在跨度較小以及承托的層數較少時才轉換梁常用截麵高度0.9-1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數較多時,或構件條件特殊時才采用較大的截麵高度4.0-8.2m。
(三)抗震性能
由於厚板集中了很大的剛度和質量,在地震作用下,地震反應強烈。不僅板本身受力很大,而且由於沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發生震害。以往的模型振動台試驗研究表明,厚板的上、xiaxianglincengjiegouchuxianmingxianliefenghehunningtuboluo。lingwai,shiyanhaibiaoming,zaishuxianghezaihedizhenligongtongzuoyongxia,banbujinfashengchongqiepohuai,erqiekenengchanshengjianqiepohuai,banneibixusanxiangpeijin。
從已設計的工程來看,帶有厚板轉換層的商住建築,結構設計和施工都比較複雜,材料用量和造價都較高,而且抗震設計上的問題較多,目前還在進一步研究,所以采用這種結構形式要慎重對待。
三、梁式和桁架式轉換層
目前在結構設計中應用較多的轉換層主要結構形式有:梁式(牆梁式)、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱(xiang)形(xing)和(he)板(ban)式(shi)等(deng)。其(qi)中(zhong)梁(liang)式(shi)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)應(ying)用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛(fan),它(ta)設(she)計(ji)和(he)施(shi)工(gong)簡(jian)單(dan),受(shou)力(li)明(ming)確(que),一(yi)般(ban)應(ying)用(yong)於(yu)底(di)部(bu)大(da)空(kong)間(jian)剪(jian)力(li)牆(qiang)結(jie)構(gou)體(ti)係(xi)中(zhong)。轉(zhuan)換(huan)梁(liang)可(ke)沿(yan)縱(zong)向(xiang)或(huo)橫(heng)向(xiang)平(ping)行(xing)布(bu)置(zhi);當需要縱、橫向同時設置時,可采用雙向梁的形式進行結構布置。單向托梁、雙向托梁連同上、下層較厚的樓板共同工作,可以形成剛度很大的箱形轉換層。當上、下xia柱zhu網wang軸zhou線xian錯cuo開kai較jiao多duo,難nan以yi用yong梁liang直zhi接jie承cheng托tuo上shang下xia結jie構gou布bu置zhi的de轉zhuan換huan時shi,則ze需xu將jiang樓lou板ban做zuo成cheng厚hou板ban,形xing成cheng板ban式shi轉zhuan換huan。板ban式shi轉zhuan換huan層ceng的de上shang下xia結jie構gou柱zhu網wang可ke以yi進jin行xing靈ling活huo布bu置zhi,毋wu需xu與yu上shang層ceng結jie構gou對dui齊qi,但dan自zi重zhong很hen大da,且qie材cai料liao耗hao用yong較jiao多duo。
(一)轉換層設計
從cong結jie構gou的de傳chuan力li方fang式shi來lai看kan,轉zhuan換huan桁heng架jia具ju有you傳chuan力li明ming確que,傳chuan力li途tu徑jing清qing楚chu,但dan構gou造zao和he施shi工gong複fu雜za。另ling一yi方fang麵mian,轉zhuan換huan桁heng架jia不bu僅jin使shi開kai洞dong與yu設she置zhi管guan道dao具ju有you條tiao件jian,而er且qie它ta們men的de位wei置zhi與yu大da小xiao都dou有you很hen大da的de靈ling活huo性xing,使shi充chong分fen利li用yong該gai轉zhuan換huan層ceng的de建jian築zhu空kong間jian成cheng為wei可ke能neng。
(二)經濟指標
從經濟指標來看,采用轉換桁架其鋼材和混凝土的用量比采用轉換梁要經濟。
(三)抗震性能
桁(heng)架(jia)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)的(de)節(jie)間(jian)采(cai)用(yong)輕(qing)質(zhi)建(jian)築(zhu)材(cai)料(liao)填(tian)充(chong),有(you)利(li)於(yu)減(jian)輕(qing)結(jie)構(gou)的(de)自(zi)重(zhong),而(er)且(qie)轉(zhuan)換(huan)桁(heng)架(jia)的(de)抗(kang)側(ce)力(li)剛(gang)度(du)比(bi)轉(zhuan)換(huan)梁(liang)要(yao)小(xiao),也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo),具(ju)有(you)桁(heng)架(jia)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)的(de)高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu)其(qi)質(zhi)量(liang)和(he)剛(gang)度(du)的(de)突(tu)變(bian)要(yao)比(bi)帶(dai)轉(zhuan)換(huan)梁(liang)的(de)高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu)緩(huan)和(he)。因(yin)此(ci),地(di)震(zhen)反(fan)應(ying)要(yao)比(bi)帶(dai)轉(zhuan)換(huan)梁(liang)的(de)高(gao)層(ceng)建(jian)築(zhu)要(yao)小(xiao)得(de)多(duo)。
四、結語
隨著國民經濟的發展,高層建築蓬勃興起。在建築結構設(she)計(ji)當(dang)中(zhong),為(wei)滿(man)足(zu)上(shang)下(xia)樓(lou)層(ceng)不(bu)同(tong)建(jian)築(zhu)功(gong)能(neng)的(de)要(yao)求(qiu),需(xu)在(zai)結(jie)構(gou)布(bu)置(zhi)差(cha)異(yi)較(jiao)大(da)的(de)樓(lou)層(ceng)中(zhong)間(jian)設(she)置(zhi)轉(zhuan)換(huan)層(ceng)。轉(zhuan)換(huan)層(ceng)的(de)設(she)置(zhi)起(qi)到(dao)傳(chuan)承(cheng)上(shang)部(bu)結(jie)構(gou)荷(he)載(zai),保(bao)持(chi)結(jie)構(gou)穩(wen)定(ding)的(de)作(zuo)用(yong),是(shi)建築結構中的重要部位,也是建築施工中的重點和難點。其施工技術牽涉到力學、材料學、結構設計及工程管理學等多項學科,是一項極其複雜的係統工程。與此同時,高層建築轉換層的施工技術已越來越成為工程界關注的課題。目前絕大多數高層建築根據功能及結構的需要都設有轉換層。
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