高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)選型及轉(zhuǎn)換構(gòu)件方法分析

摘#8195;要 隨著高層建筑不斷增多，為了適應(yīng)對建筑使用功能的需要，高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于高層建筑中。本文針對高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)選型及轉(zhuǎn)換構(gòu)件方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 高層建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)選型；轉(zhuǎn)換構(gòu)件

中圖分類號 TU 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0157-01

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑不斷增多，現(xiàn)代高層建筑對功能的要求也不斷提高，在這樣的形勢下，僅僅采用剪力墻結(jié)構(gòu)是無法滿足高層建筑對功能的需求，然而，底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)就能夠滿足高層建筑多功能的需求。底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)層是采用剪力墻結(jié)構(gòu)，在底部則采用框架——剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)形式能夠?yàn)楦邔咏ㄖ撞刻峁┹^大的空間。底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)在高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用。

1 高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性較好，剛度大，側(cè)向變形相對較小。高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)能夠充分利用內(nèi)隔墻的位置合理布置豎向構(gòu)件，并且可以避免與建筑使用功能發(fā)生矛盾，高層底部還能與商場和服務(wù)用房有效結(jié)合起來。在墻的數(shù)量上可以根據(jù)抗側(cè)力的需求情況而定，如果層數(shù)相對較少，可以布置一些斷肢墻適當(dāng)調(diào)整剛度。由于剪力墻間距較大，需要的剪力墻較少，對于減少的剪力墻可以用輕質(zhì)砌體代替，對鋼筋和混凝土的用量相對較少，結(jié)構(gòu)自重相對減輕，能夠提高施工的速度，同時(shí)可以明確構(gòu)件受力，使傳力路線更加簡捷。高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，不僅能夠滿足結(jié)構(gòu)整體水平的抗扭剛度，而且還能保證樓板有效傳遞水平地震力，能夠做到配筋合理，受力適中。

2 高層建筑底部大開間剪力墻構(gòu)造選型

在目前的高層建筑工程施工過程中，應(yīng)用于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的形式主要包括空腹桁架式、箱形和板式、梁式轉(zhuǎn)換層以及斜桿桁架式轉(zhuǎn)換層。在通常情況下，應(yīng)根據(jù)高層建筑工程的具體實(shí)際情況，選擇較為科學(xué)合理的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。但是，在高層建筑工程施工過程中，施工企業(yè)往往會采用具有傳力直接和傳力途徑較為清晰的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。由于梁式轉(zhuǎn)換構(gòu)造結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換過程中相對簡單，施工起來較為便捷，經(jīng)濟(jì)較為合理，是高層建筑工程中廣泛應(yīng)用的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。由于高層建筑上部住宅的剪力墻間距是非常不規(guī)則的，并且下部功能多為辦公場所和商場，在空間劃分方面相對靈活，對于空間的完整性要求較為寬泛。在落地剪力墻的位置和走向方面，框支柱的數(shù)量與間距應(yīng)該與高層建筑上部剪力墻對齊。影響功能空間的剪力墻可以通過框支柱轉(zhuǎn)換大梁進(jìn)行合理轉(zhuǎn)換。因此，在高層建筑工程中采用梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是非常合理的。

3 高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件方法分析

關(guān)于高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)和構(gòu)造方法的分析，主要是對轉(zhuǎn)換梁、框支柱、落地剪力墻、框支梁上一層墻體以及轉(zhuǎn)換層樓板進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和構(gòu)造。

1）轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。對于高層建筑工程中轉(zhuǎn)換梁上部墻體的分布方式，在通常情況下可以分為滿跨和不滿跨。對于高層建筑上部墻體跨度的框支轉(zhuǎn)換梁在進(jìn)行整體分析計(jì)算時(shí)通常是運(yùn)用SATWE、PMSAP，進(jìn)行局部計(jì)算分析過程中則是采用FEQ有限元程序，在分析計(jì)算過程中如果SATWE、PMSAP和FEQ分析計(jì)算結(jié)果存在一定的差異，墻與轉(zhuǎn)換梁很可能在共同受力的作用下發(fā)生形變。在使用SATWE、PMSAP分析整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力時(shí)，剪力墻肢是按照墻單元進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)換梁柱則按照一般桿單元進(jìn)行處理，從而能夠?qū)D(zhuǎn)換梁和上部墻體的共同工作進(jìn)行粗略的考慮。應(yīng)用有限元程序?qū)D(zhuǎn)換梁上部墻體的3至4層與轉(zhuǎn)換層下部墻體的1至2層進(jìn)行有限分析，由于這兩種分析方法單元模型的劃分方法不同，計(jì)算結(jié)果必然會存在一定的差距。由于應(yīng)用SATWE、PMSAP和FEQ分析出的結(jié)果存在差異，為了避免誤差較大，保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，應(yīng)適當(dāng)運(yùn)用手算對分析結(jié)果進(jìn)行校對。

在計(jì)算和分析轉(zhuǎn)換梁上部墻體的滿跨時(shí)應(yīng)該采用深受彎進(jìn)行構(gòu)件計(jì)算。在計(jì)算轉(zhuǎn)換梁上部墻體不滿跨過程中，由于轉(zhuǎn)換梁很多都是不規(guī)則的，可以采用普通梁的截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行合理的配筋計(jì)算。高層建筑工程轉(zhuǎn)換梁的主要截面應(yīng)該適當(dāng)，并且科學(xué)合理，對于縱筋配筋率應(yīng)該低于0.5%，跨度較小的，尤其是小于6厘米的轉(zhuǎn)換梁上部縱筋應(yīng)該沿著轉(zhuǎn)換梁貫通，跨度相對較大的縱筋，特別是大于6厘米的上部縱筋也是沿梁貫通，下部縱筋應(yīng)該全部直通柱內(nèi)，同時(shí)還要在沿梁腹部設(shè)置適當(dāng)?shù)难睢Ｔ谶M(jìn)行轉(zhuǎn)換梁截面過程中要掌握好轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸，控制好受剪承載力。面對梁高受限的轉(zhuǎn)換梁應(yīng)該合理應(yīng)用豎向加腋方法進(jìn)行處理，可以有效避免大梁受到較大的扭矩。

2）框支柱的構(gòu)造。在高層建筑工程中應(yīng)該根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況科學(xué)合理地設(shè)計(jì)框支柱的截面，并且應(yīng)該充分考慮強(qiáng)剪弱彎的原則，適當(dāng)提高構(gòu)件的延性和耗能性，控制好框支柱的軸壓比和剪跨比。

3）落地剪力墻的構(gòu)造。在高層建筑工程中應(yīng)該控制好落地剪力墻的厚度，并且能夠根據(jù)《高規(guī)》的明確規(guī)定，做好落地剪力墻工作。例如，將剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級提高一級，剪力墻底部加強(qiáng)部位墻體豎向和水平的配筋率應(yīng)該大于0.3%等。所以，在高層建筑工程中應(yīng)該按照《高規(guī)》的規(guī)定，合理構(gòu)造落地剪力墻。

4）框支梁上一層墻體的構(gòu)造。在構(gòu)造框支梁上一層墻體時(shí)，應(yīng)該加大上一層墻體的應(yīng)力。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換梁承托上部墻體滿跨不開洞口時(shí)，轉(zhuǎn)換梁與上部墻體會形成共同作用工作的情況，在深梁表現(xiàn)出相應(yīng)的受力特征和遭到破壞的形態(tài)。

5）轉(zhuǎn)換層樓板構(gòu)造。在高層建筑工程中應(yīng)該對轉(zhuǎn)換層樓板進(jìn)行合理的控制，采取雙層雙向配筋的方法，控制好配筋率，適當(dāng)增加樓板的厚度，控制好轉(zhuǎn)換層樓板的剪壓比，從而符合樓板的剛度以及抗剪能力，并且能夠使轉(zhuǎn)換層上部的剪力可以傳遞給落地剪力墻。

4 結(jié)束語

本文通過對高層建筑底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)選型及轉(zhuǎn)換構(gòu)件方法的分析和研究，從中深刻認(rèn)識到在高層建筑工程中應(yīng)該選擇好底部大開間剪力墻的結(jié)構(gòu)類型，應(yīng)用科學(xué)合理的轉(zhuǎn)換構(gòu)件方法，設(shè)計(jì)和構(gòu)造好轉(zhuǎn)換構(gòu)件，并且對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析，才能更好地將底部大開間剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層建筑中。

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