高層建筑大體積混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)及施工技術(shù)分析

1、    高層建筑大體積混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)及施工技術(shù)分析    摘要：隨著國內(nèi)外高層建筑的迅猛展開，現(xiàn)代高層建筑向著體型復(fù)雜化、功用多樣化的方向展開。為了滿足建筑功用的需要，結(jié)構(gòu)有必要進(jìn)行“反常規(guī)計(jì)劃”，即將上部安頓小空間，下部安頓大空間；上部安頓剛度大的剪力墻，下部安頓剛度小的結(jié)構(gòu)柱。因此有必要在結(jié)構(gòu)改換的樓層設(shè)置結(jié)構(gòu)改換層，在結(jié)構(gòu)改換層安頓改換結(jié)構(gòu)構(gòu)件。關(guān)鍵詞：高層建筑；大體積混凝土轉(zhuǎn)換層；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)；改換結(jié)構(gòu)構(gòu)件 ：a：tu974 ：1009-2374（2015）09-0118-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.201

2、5.08151 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式從構(gòu)造變換的功能視點(diǎn)看，變換層構(gòu)造首要用來實(shí)施三種變換：上層和基層構(gòu)造類型的變換、上基層不一樣柱網(wǎng)或軸線安置的變換以及同時由于不一樣的構(gòu)造類型和軸線安置的變換。其構(gòu)造的變換構(gòu)件有梁（墻梁）式、桁架式、厚板式或箱式等。新式變換構(gòu)造方式有搭接柱式、扁梁式以及斜柱式等。梁式變換層構(gòu)造在實(shí)際工程中應(yīng)用最為廣泛。由國內(nèi)、外150余棟帶變換層的高層修建構(gòu)造的統(tǒng)計(jì)表明，有超越對折的修建選用梁式變換層，約占60%。因?yàn)樽儞Q層構(gòu)造大都為大跨度且要接受其上樓層的很大荷載，所以最適合選用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式變換層按梁截面方式可分為矩形和箱形。依照梁的構(gòu)成資料可分為預(yù)應(yīng)力混

3、凝土梁和預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土梁；按梁的軸線曲直方式可分為曲梁和直梁；按構(gòu)造支持方式可分為梁托墻和梁托柱兩種方式。關(guān)于接受荷載特別大、受力雜亂、應(yīng)力會集，又有抗震需求的變換梁通常選用預(yù)應(yīng)力箱式或許預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土梁。2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)梁式變換層構(gòu)造傳力直接、清晰，規(guī)劃和施工簡略，通常用于底部大空間框支剪力墻構(gòu)造系統(tǒng)。變換梁可以分為單向安置、雙向安置、交叉安置。預(yù)應(yīng)力混凝土變換梁的安置也相應(yīng)的有以上幾種方式。在受力性能上，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造十分適合于締造接受重荷載、大跨度的變換構(gòu)造以及懸挑構(gòu)件，且有自重輕、節(jié)省鋼材和混凝土的特色。預(yù)應(yīng)力混凝土變換梁可分為托墻和托柱兩種方式。托柱方式的變

4、換梁內(nèi)力核算可采用桿系有限元法，截面規(guī)劃與通常框架梁一樣。托墻方式（即框支剪力墻方式）的變換梁需進(jìn)行部分應(yīng)力分析，并按應(yīng)力進(jìn)行規(guī)劃校核。框支剪力墻構(gòu)造尚要思考剪力墻和變換梁的一起效果。在進(jìn)行有限元構(gòu)造分析時，變換梁上部取三層或許不小于梁跨時可以滿足工程精度需求，但對下部構(gòu)造取的層數(shù)尚有爭議。此外，框支剪力墻構(gòu)造的變換梁和上部墻體還具有拉桿拱的受力特性，也有把變換梁和上部框架構(gòu)造作為整體的空腹桁架來進(jìn)行構(gòu)造規(guī)劃的實(shí)例。3 轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式目前，工程中常見的轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式主要有梁式轉(zhuǎn)換、厚板轉(zhuǎn)換、箱型轉(zhuǎn)換、桁架轉(zhuǎn)換。3.1 梁式轉(zhuǎn)換一般用在上、基層柱網(wǎng)和軸線安置較為規(guī)則的底部大空間構(gòu)造系統(tǒng)中，當(dāng)

5、需求縱橫向同時變換時可選用雙向梁或主次梁的安置方法。梁式變換層受力清晰、規(guī)劃簡略、施工便利，因此被廣泛應(yīng)用，是當(dāng)前在帶變換層的高層修建實(shí)踐工程中最常選用的一種變換層構(gòu)造形式。但由于變換梁截面尺度大、自嚴(yán)重，修建運(yùn)用空間不能被充分利用，且容易引起變換層上、基層構(gòu)造的剛度突變，對抗震晦氣，因此留給型鋼混凝土梁式變換、預(yù)應(yīng)力混凝土梁式變換及加腋梁式變換很大的發(fā)展空間。3.2 板式轉(zhuǎn)換一般用在上、下層結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)或軸線錯開較多時的情況，因?yàn)樵谶@種情形下難以用梁直接承托上部結(jié)構(gòu)，所以需要做成厚板，通過厚板來承受結(jié)構(gòu)上部的荷載并傳遞給下部。由于上部荷載較大因而所需要的轉(zhuǎn)換板厚度也較大，大厚板必然導(dǎo)致大自重、大

6、剛度，而這兩點(diǎn)對于結(jié)構(gòu)抗震十分不利，再加上厚板轉(zhuǎn)換層的理論研究和設(shè)計(jì)依據(jù)尚不太成熟，因而其應(yīng)用也就受到一定限制。3.3 箱型轉(zhuǎn)換一般用在鐵路工程中，在房屋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用較少。箱型轉(zhuǎn)換層利用單、雙向托梁和上下層樓板的共同作用來完成上部結(jié)構(gòu)荷載到下部結(jié)構(gòu)的傳遞。其平面內(nèi)的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)腹梁，但其自重卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于厚板轉(zhuǎn)換層，這將有利于改善帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。3.4 桁架式轉(zhuǎn)換由多榀桁架共同承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，其高度多為一個層高，上弦桿設(shè)在上層樓板內(nèi)，下弦桿設(shè)下層樓板內(nèi)。桁架轉(zhuǎn)換層受力明確、自重小、抗震性能好，但是轉(zhuǎn)換的桿件節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度大、施工較復(fù)雜，因而其實(shí)際應(yīng)用受到限制。4

7、 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展趨勢4.1 型鋼混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用與鋼筋混凝土梁比較，型鋼混凝土梁不僅具有承載力高、剛度大、能大大減小截面尺度的長處，且其塑性、耐久性和抗震功能也優(yōu)于鋼筋混凝土梁。此外，型鋼混凝土梁在施工時能夠精確定位、削減支模、加速施工速度。當(dāng)前，國內(nèi)型鋼混凝土變換梁的實(shí)踐工程并不太多，實(shí)踐工程有北京世界貿(mào)易中心世界旅館等。4.2 預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁具有減小截面尺寸、控制裂縫和撓度的優(yōu)點(diǎn)，因此非常適用于大跨度的轉(zhuǎn)換層。近年來我國預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用越來越多。4.3 轉(zhuǎn)換梁受力性能的改善4.3.1 斜向支撐的運(yùn)用。由于托柱方法的改換層直接承受上層柱傳下來的荷載

8、，當(dāng)改換梁承托的層數(shù)較多且跨度較大時，由上層柱傳遞下來的荷載將會很大，使得承受如此大力的改換梁雖在理論上能計(jì)劃出來，但在實(shí)習(xí)中卻不可行。因此，為了使上層柱傳遞的荷載在傳給改換梁之前，先讓兩端落地框支柱分管有些荷載，可在改換梁上部的結(jié)構(gòu)中安置一些斜桿，使改換梁上部一有些荷載改動傳力方向，起到類似于拱傳力的效果。選用斜向支撐的實(shí)習(xí)工程有遼寧省藝術(shù)中心大廈等。4.3.2 豎向傳力的多道改換。為了防止讓一根改換梁承受上部一切的荷載，形成改換梁截面標(biāo)準(zhǔn)過大、施工艱難的情況，可設(shè)置多道改換梁，使一層改換梁承受上部一切層荷載變成多道改換梁一起承受上部幾層或幾十層的荷載，減小單層改換梁上承受的荷載。選用豎向傳力多道改換的實(shí)習(xí)工程有深圳市海神廣場等。4.3.3 改換梁加腋的運(yùn)用。一般來說，改換梁的截面標(biāo)準(zhǔn)主要是由它的抗剪承載力抉擇的，抗彎對截面的需要并非主要因素。因此，如果能加強(qiáng)改換梁在支座區(qū)段的承載力，便可有效降低其截面標(biāo)準(zhǔn)。改換梁加腋便是根據(jù)這一構(gòu)思而提出的。選用改換梁加腋的實(shí)習(xí)工程有北京煤炭總公司高層商住樓等。參考文獻(xiàn)1 張峰，葉見曙，徐向鋒.預(yù)應(yīng)力混凝土梁非線性分析單元模型j.交通運(yùn)輸工程學(xué)報，2014，（5）.2 吳曉涵.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元分析j.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2007，（4）.3 汲萬芝，陳群清.利用ansys對高