淺談高層建筑轉(zhuǎn)角窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

于峰

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度不斷加快，人口的逐年增長，因此對(duì)高層建筑的需求逐年提高，而高層建筑對(duì)于轉(zhuǎn)角窗的要求比較高，為了滿足這一社會(huì)需求，施工單位開始加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)角窗的設(shè)計(jì)，筆者用過對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)角窗的重要性進(jìn)行分析，提出提高轉(zhuǎn)角窗設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的幾點(diǎn)措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)角窗；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

建筑物的角部結(jié)構(gòu)對(duì)于整體建筑來說具有重要的作用，正常情況下都是通過設(shè)置剪力墻來保持其安全性，設(shè)立剪力墻一般都是在角部構(gòu)件的內(nèi)力比較大的情況下，通過轉(zhuǎn)角窗的設(shè)置把內(nèi)部的墻體取消，然后用角部與梁體進(jìn)行交叉連接，這種結(jié)構(gòu)方式對(duì)于整體建筑的安全性產(chǎn)生非常不利的影響，特別是在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，極大地降低了建筑的抗震能力。

1 轉(zhuǎn)角窗對(duì)結(jié)構(gòu)整體的影響

隨著社會(huì)發(fā)展速度的不斷加快，人們對(duì)居住安全的要求越來越高，而轉(zhuǎn)角窗對(duì)整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)來說具有重要的作用，設(shè)立轉(zhuǎn)角窗之后，整體結(jié)構(gòu)的側(cè)力剛度和對(duì)地震災(zāi)害的抗擊作用都會(huì)產(chǎn)生不同的影響，在個(gè)別建筑中在轉(zhuǎn)角窗的部位沒有設(shè)立豎向的構(gòu)件，因此其結(jié)構(gòu)的可靠性就得不到保障，在轉(zhuǎn)角窗與上部的梁體交叉連接時(shí)，對(duì)整體樓板的控制力就會(huì)較弱，如果在整個(gè)樓體的水平力中心偏離的時(shí)候，其結(jié)構(gòu)和鋼架的中心就會(huì)發(fā)生變化，如果在這個(gè)時(shí)候整體樓板的扭轉(zhuǎn)力集中，結(jié)構(gòu)的變形度就會(huì)更大，就會(huì)因?yàn)閲?yán)重的積壓而形成脫落的現(xiàn)象，而且這時(shí)由于墻體已經(jīng)偏離剛心，在不同的兩個(gè)方向上都會(huì)收到較大的扭轉(zhuǎn)力的影響，這對(duì)于整個(gè)樓體的設(shè)計(jì)指標(biāo)來說有著重要的影響，如果把角部的墻體取消，就會(huì)使得整個(gè)建筑抗擊地震的能力下降，很容易使平面類型造成不規(guī)則的現(xiàn)狀，就會(huì)發(fā)生整個(gè)樓體的水平位移活著是偏離。

大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍。對(duì)A級(jí)高度的高層住宅結(jié)構(gòu)，規(guī)范規(guī)定上述位移比不應(yīng)超過1.5。在周期比方面，規(guī)范規(guī)定Tt/TIA級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度建筑不應(yīng)大于0.85。如果結(jié)構(gòu)不滿足上述兩個(gè)指標(biāo)要求，應(yīng)采取有效措施增強(qiáng)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度。一般來說，洞口附近應(yīng)避免采用短肢剪力墻和單片剪力墻，宜采用“T”、“L”型等截面形狀的墻體，且墻厚宜適當(dāng)加大，角窗洞邊的暗柱宜按約束邊緣構(gòu)件設(shè)計(jì)，其截面尺寸宜適當(dāng)加大，配筋宜適當(dāng)加強(qiáng)。

在建筑行業(yè)施工的過程中，通過設(shè)立轉(zhuǎn)角窗的結(jié)構(gòu)使得整體外墻的內(nèi)力加大，尤其是在連梁的洞口處，這時(shí)就必須要通過選擇抗扭的鋼筋來轉(zhuǎn)變這種現(xiàn)象，而對(duì)于墻體開洞的剪力墻結(jié)構(gòu)，其跨度和截面的高度對(duì)整體構(gòu)件都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，這也是施工過程中不容忽視的部分，所以要盡可能的把連梁洞的跨高比調(diào)整到最佳位置，使得設(shè)計(jì)更趨于合理，以免一些安全隱患的發(fā)生。

2 轉(zhuǎn)角窗上過梁的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造措施

在對(duì)轉(zhuǎn)角窗的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的過程中，一般都是按照相關(guān)部門編制的專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算，特別是在對(duì)落地窗的設(shè)計(jì)上，如果按照普通的開洞方法，就會(huì)先通過在平面的周圍布置墻體，選擇開洞的部位是在墻體的拐角處，將過梁的處理方法用在連梁的身上，在使用這種方法時(shí)，看著是通過嚴(yán)格的計(jì)算進(jìn)行的，但實(shí)際上，恰恰忽視了結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，盲目的照抄照搬，由于過梁自身就有一個(gè)短肢的剪力墻結(jié)構(gòu)，在平面模型上根本得不到顯示，所以在設(shè)計(jì)的過程中如果不注意觀察，就會(huì)把一個(gè)重要的細(xì)節(jié)忽視掉，對(duì)整體的結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

而這種現(xiàn)象恰恰與實(shí)際情況不吻合，特別是構(gòu)件本身的體積過小，通過外界壓力的影響，就會(huì)使得整體的計(jì)算造成不準(zhǔn)確的后果，所以在施工的過程中一定要注意避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，從建筑的整體性考慮，在使用轉(zhuǎn)角窗結(jié)構(gòu)時(shí)其連梁的機(jī)構(gòu)必須要以普通的框架結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，其高度要按照實(shí)際的施工需求進(jìn)行調(diào)整，在計(jì)算轉(zhuǎn)角梁的角度時(shí)，其轉(zhuǎn)角的幅度系數(shù)和扭折系數(shù)都不可以出現(xiàn)折減稀系數(shù)，在設(shè)計(jì)角窗的簡圖時(shí)，要先把一端固定，然后另一端采用簡支的方法，如果按照設(shè)計(jì)要求來說，對(duì)過梁的設(shè)計(jì)要根據(jù)電算的結(jié)果作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，要以實(shí)際的施工需要為準(zhǔn)則，在電算的基礎(chǔ)上再通過手算進(jìn)行復(fù)核，以保證在計(jì)算過程的準(zhǔn)確無誤，在進(jìn)行復(fù)核的過程中要注意，必須考慮到在地震的作用下過梁的簡支作用，以最大限度的建筑受到的損害。

因此，固端彎矩可取1/2qI2。同理，跨中彎矩是查計(jì)算表按9/128qI2彈性計(jì)算，習(xí)慣上也近似取1/11qI2這不是簡單的簡化，而是過梁在實(shí)際工作時(shí)內(nèi)部可能存在調(diào)幅，致使固端彎矩有部分向跨中轉(zhuǎn)移，從而加大了跨中彎矩。同時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)梁底配筋，可有效防止撓度過大的超限。一般構(gòu)造上不應(yīng)小于220。其次，還有一個(gè)必須注意的問題是：設(shè)置了轉(zhuǎn)角窗后，對(duì)結(jié)構(gòu)角部承載能力做了較大的削弱，過梁不但承受墻、窗的豎向荷載，還要肩負(fù)另一重任：（1）承受垂直方向過梁對(duì)本梁產(chǎn)生的扭矩；（2）抵抗因結(jié)構(gòu)平面周邊扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對(duì)過梁產(chǎn)生的側(cè)向彎矩；（3）抵抗因室內(nèi)外溫差引起的側(cè)向溫度應(yīng)力產(chǎn)生的彎拒。因此，過梁兩側(cè)配置足夠的構(gòu)造腰筋是相當(dāng)必要的。一般鋼筋直徑同墻體水平筋，構(gòu)造鋼筋配筋量按下式計(jì)算：As=0.2bhw（式中b，hw為梁的截面寬度與腹板高度）。轉(zhuǎn)角梁不同于一般梁，也不同于剪力墻之間的連梁，它是一根整體折梁。當(dāng)轉(zhuǎn)角兩端梁長相等時(shí)，該梁具有較多的懸臂梁工作性質(zhì)，當(dāng)梁長相差較大時(shí)，較短梁的梁端將在一定程度上對(duì)較長梁起著彈性支承的作用。在配筋方面，梁的主要鋼筋最小值（上部縱向受力鋼筋）不宜按一般梁考慮（取0.2和45ft/fy中的較大值），而宜根據(jù)不同的抗震等級(jí)及混凝強(qiáng)度等級(jí)參考框架梁支座配筋率確定。轉(zhuǎn)角梁上筋宜為一根帶90度彎角的L形鋼筋，兩端錨入墻內(nèi)長度LaE如在相交點(diǎn)處斷開由兩根鋼筋連接組成，則宜采用機(jī)械連接或焊接連接。

3 與轉(zhuǎn)角窗相連剪力墻暗柱的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造措施

轉(zhuǎn)角窗相連處的剪力墻，其墻肢內(nèi)端暗柱在首層柱根部彎矩會(huì)很大，這是由于挑梁根部彎矩層層疊加下傳至首層暗柱根部時(shí)累計(jì)的結(jié)果。此時(shí)，暗柱長度不能再按1.5-2倍墻厚取值?？梢园呀谴疤幍膲χ傧鬄槠胀ㄖ?。為了抵抗很大的根部彎矩，必須把柱內(nèi)受拉鋼筋配置在較大范圍之內(nèi)。這個(gè)范圍就是此時(shí)剪力墻墻肢內(nèi)暗柱的長度范圍，一般構(gòu)造上取600mm。另外，如果與角窗相連的墻肢寬度過短時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)抗彎不足的情況，此時(shí)應(yīng)該通過增加墻厚，加大不利墻肢斷面的辦法，加強(qiáng)墻肢的抗彎能力。

4 轉(zhuǎn)角窗處板內(nèi)暗拉梁的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造措施

轉(zhuǎn)角窗處樓板處于房屋外角邊緣，其外角邊界是由梁支承而不是墻支承，且扭轉(zhuǎn)剛度較差。故在墻肢端點(diǎn)處宜設(shè)置與樓板等厚度的暗梁，梁寬0.5-1.0m。暗梁的配筋宜上下相同，配筋率不宜低于0.2和45ft/fy中的較大值，并宜配置箍筋，宜不小于6-18@200-250mm，如樓板厚度不夠150mm，沒有條件在板內(nèi)設(shè)置暗梁時(shí)，應(yīng)沿斜向配置66（600寬范圍內(nèi)）下部鋼筋，均錨入角窗相連墻端暗柱內(nèi)，近似等代拉梁。轉(zhuǎn)角窗處樓板厚度應(yīng)按房間四邊尺寸大小經(jīng)計(jì)算確定，宜適當(dāng)加厚（在140-150mm之間）。樓板配筋也應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，宜采用雙層雙向12@150-14@150，并宜直通伸入相鄰房間板內(nèi)適當(dāng)長度，板的配筋率不宜小于0.25%～0.3%。

結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)建筑的安全性要求逐漸提高，特別是在高層建筑的轉(zhuǎn)角窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于整體建筑抗擊地震的能力產(chǎn)生重要的影響，在施工的過程中，必須保證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確無誤，最大限度的提高整體建筑結(jié)構(gòu)的安全，促進(jìn)建筑行業(yè)更好的發(fā)展?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]張維斌.設(shè)置轉(zhuǎn)角窗的高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)分析[J].工程抗震，

2003，3（1）.

[2]劉錚，張國慶.高層剪力墻住宅角窗處相關(guān)構(gòu)件的簡化設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造加強(qiáng)措施[C].第十屆全國高層建筑結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文，2002.

[3]章天恩.鋼筋棍凝土高層住宅轉(zhuǎn)角窗處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，

2004，3（3）.