托柱梁式转换层结构分析及设计

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高层建筑梁式转换层结构设计分析

高层建筑梁式转换层结构设计分析

高层建筑梁式转换层结构设计分析摘要:梁式转换层结构是新时期建筑结构中十分常见的结构形式,传力路径是从柱到梁再到墙,传力十分直接而且明确。

高层建筑这种结构的设计要遵循三维立体设计原理,充分使用BIM技术来搭建起立体模型,让建筑的转换结构设计更合理,保证建筑施工顺利完成。

文章立足高层建筑,从建筑的梁式转换层结构设计展开分析,科学讨论结构设计,从结构设计要点出发阐述高层建筑梁式转换层结构设计的实现。

关键词:高层建筑;结构设计;梁式转换层;施工;要点新时期大部分建筑都是高层,这种建筑物功能呈现出综合性特征,需要设置公共大厅的空间场所,这种建筑物结构下部构造相对稀疏,在施工的时候部分竖向构件不落地,而是在空中是设置转换层,转换层结构形式有梁式、桁架、厚板等,而梁式是使用最常见的形式,实际运用有受力明确、施工方便等特征。

1.高层建筑的梁式转换层体系梁式转换层结构是通过大截面梁来转换结构,在剪力墙结构中使用框架梁柱抬墙形成框支剪力墙。

筒体结构经常是抬外部框架柱来营造下部的大空间体系。

转换层结构的设计理念是将上部墙柱传给转换梁,梁再转换给下部墙体。

根据结构部件的不同,转换梁分为托墙梁、托柱梁。

托柱梁类似普通的框架梁,在上部墙体的约束下形成整体,可发挥竖向拱的作用。

托墙梁类似T型截面梁的受拉翼缘,除了玩具之外还有轴拉力。

受拉区域较大,所以受力模式是偏心受拉。

虽然转换梁的传力比较直接,但是抗侧力构件不连续,转换层上下部分的内力变化大结构受力复杂,不利于建筑的抗震。

设计的时候需要对建筑结构的平立面进行合理布置。

在结构的设计上,尽量遵循相关原则:第一,直接传力减少转换次数,设计中尽量通过合理布置将上部结构竖向力通过转换主梁传递到墙柱上,这种传递方式很直接。

在设计上避免墙柱传给次梁后再传给主梁,多次转换的路径长,对主梁的受力十分不利第二,上下楼层的侧向刚度比,在结构中下部侧向刚度比较弱,如果上部刚度大,两者存在比较大的差距,结构会存在安全隐患[1]。

探析梁式转换层结构设计

探析梁式转换层结构设计

探析梁式转换层结构设计建筑物某楼层的上部与下部因平面使用功能不同,该楼层上部与下部采用不同结构(设备)类型,并通过该楼层进行结构(设备)转换,则该楼层称为结构(设备)转换层。

目前的高层建筑多为低层商用,上部住宿的多功能要求,在低层商用要求的大空间与上部住宿要求的多墙多柱的小空间之间,往往需要采用一定的结构形式进行转换处理,即加设转换层。

转换层常用的结构形式包括梁式、空腹桁架式、斜杆桁架式、箱形和板式。

转换层在建筑上具有提供大的室内空间;为建筑物提供大的入口;在高层建筑中部提供大空间等功能。

1、转换层的主要结构形式以及设计原则1.1转换层的主要结构形式目前在工程中应用转换层的主要结构形式有梁式、厚板、箱形、巨型框架等。

我国高层建筑中,仅带转换层的建筑有几百栋之多。

其中梁式转换层的建筑约占75%,板式转换约占12%。

梁式转换层设计和施工简单,受力明确,转换梁可沿纵向或横向平行布置当需要纵、横向同时转换时,可采用双向梁的布置,一般广泛应用于底部大空间剪力墙结构体系中。

1.2转换层设计原则1.2.1转换层的竖向布置转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要,沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置,也可根据建筑功能的要求,在楼层局部布置转换层,且自身的这个空间既可作为正常使用楼层,也可作技术设备层,但应保证转换层有足够的刚度,以防止沿竖向刚度过于悬殊对大底盘多塔楼的商住建筑,塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层,并加大屋面梁、板尺寸和厚度,以避免中间出现刚度特别小的楼层,减小震害。

对部分框支剪力墙高层建筑结构,其转换层的位置,7度区不宜超过第5层,8度区不宜超过第3层。

转换层位置超过上述规定时,应作专门研究并采取有效措施。

1.2.2转换层的结构布置研究得出,底部转换层位置越高,转换层上、下刚度突变越大,转换层上、下内力传递途径的突变就越加剧;此外,转换层位置越高,落地剪力墙或简体易出现受弯裂缝,从而使框支柱的内力增大,转换层上部附近的墙体易于破坏。

型钢混凝土托柱转换梁设计及分析

型钢混凝土托柱转换梁设计及分析
规程 》 ) 和《 型钢混凝土 组合结 构技术规 程》 ( J G J 1 3 8 —2 o 0 1 ) 四
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【 关键词】 型钢 混凝 土转换 梁; 型钢 混凝 土; 受弯承载力 ; 裂缝计算
【 K e y w o r d s 】 s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e t r a n s f e r b e a m; s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e ; c a p a c i t y o f b e n d i n g ; c r a c k c a l c u l a t i o n
型 钢 混凝 土 托柱 转换 梁 设 计 及分 析
S t e e l Re i nf o r c e d Co n c r e t e Tr a ns f e r Be a m De s i g n a n d Ana l y s i s
孙欣 亮 , 周任 恒 , 魏金 锋
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民 用 建 筑行 业进 行 设 计 型 钢 混 凝 土 组 合 结 构 时 通常 采 用 《 钢
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骨混凝 土结 构设计规程》 ( YB9 0 8 2 -2 0 0 6 ) t ( 以下简称 《 钢 骨
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高层建筑托柱转换结构设计

高层建筑托柱转换结构设计

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加速度值为 O . 1 5 g , 设计地震分组为第二组。风荷载作用下结 构水平位移计算采 用 5 0年 重 现 期 的基 本 风 压 值 w O = O . 8 0 k N / m z ,结构 承载力计算采用 1 0 0年重现期 的基 本风压值 w 0 = 0 . 8 8 k N / m , 地 面粗糙 度类别为 B类 。建筑物高 度 9 9 . 7 m,
参 考文 献
【 1 ] G B 5 0 0 4 5 — 9 5 , 高层民用建筑设计 防火规范I S 1
[ 2 】 雷春 浓 . 现 代 高层 建 筑 设 计 【 MJ 冲 国建 筑 出版社 , 1 9 9 7 【 3 】 杨欣 荣. 超 高 层 办公 建 筑 核 心 筒 设 计 研 究 U 】 . 南方建 筑,
例总结 了带托柱转换的 高层 建筑结构设计 关键 问题 。
关键 词 高层 建 筑 ; 托 柱 转换 ; 型 钢 混凝 土 梁 ; 结 构设 计
1 工 程概 况
本工程地上建筑面积 4 4 2 0 8 m 2 , 结构设计使用年限为 5 O
年, 地震作用 和抗震措施 的设 防烈度 为 7度 , 设计基本 地震

2 概 念设 计 与结构 布置
本工程所在片区由于整体规划需要 , 该地 区的立面效果 必须按照片区整体规划进行深化设计, 在建筑物周边无法设
置剪力墙 , 造 成建筑物两侧 整体 刚度不足 , 周期 比、 扭转位移
均无法 0 0 ) 进行托柱转 换, 以增大建筑 物左右两侧 Y向抗 侧刚度 , 对建筑 物抗扭起 到重要作用 。 抽柱时按“保 留角柱 、 隔一抽一 ”的原则进行 ,

托柱转换梁构造要求

托柱转换梁构造要求

托柱转换梁构造要求托柱转换梁是一种常用于桥梁和建筑结构中的构造形式,它能够有效地将托柱的荷载传递到梁上,实现力的平衡和结构的稳定。

在设计和施工过程中,需要遵循一些要求,以保证托柱转换梁的质量和安全性。

一、材料选择托柱转换梁的材料选择应根据具体的项目要求和设计规范进行,一般常用的材料有钢材、混凝土和木材等。

在选择材料时,需要考虑托柱和梁的荷载特点、使用环境和预算等因素,以确保材料的强度、耐久性和可靠性。

二、几何参数托柱转换梁的几何参数包括托柱的位置、梁的高度、梁的宽度等。

这些参数的选择应结合结构的受力和变形要求进行,在满足承载能力和刚度要求的前提下,尽量减小结构的自重和占地面积。

三、结构设计托柱转换梁的结构设计是确保其安全可靠的关键。

设计时需要考虑梁的受力状态和荷载特点,合理确定托柱的布置和尺寸,确保托柱与梁之间的连接具有足够的刚度和承载能力。

同时,还需要对托柱和梁的截面形状进行合理选择,以提高结构的抗弯和抗剪能力。

四、施工工艺托柱转换梁的施工工艺包括模板制作、钢筋加工、混凝土浇筑和养护等环节。

在施工过程中,需要严格按照设计要求和工艺规范进行操作,确保梁的几何尺寸和钢筋的布置符合要求,混凝土的浇筑质量和养护措施得到落实。

五、质量控制托柱转换梁的质量控制是确保其结构性能和使用寿命的关键。

在施工过程中,需要进行材料的质量检验和试验,对梁的尺寸、钢筋的布置和混凝土的强度等进行检测和监控。

同时,在施工完成后还需要进行结构的验收和监测,确保托柱转换梁符合设计要求和使用要求。

六、维护管理托柱转换梁在使用过程中需要进行定期的维护和管理,以确保其安全可靠的使用。

维护管理工作包括梁的清洁、防腐、补强和检测等。

根据具体的使用环境和结构特点,制定相应的维护管理方案,并按时进行维护和检修,延长托柱转换梁的使用寿命。

托柱转换梁的构造要求涉及材料选择、几何参数、结构设计、施工工艺、质量控制和维护管理等方面。

只有在设计和施工过程中严格遵循这些要求,才能够确保托柱转换梁的质量和安全性,满足工程的实际需求。

预应力大梁托柱转换连体结构设计分析

预应力大梁托柱转换连体结构设计分析

预应力大梁托柱转换连体结构设计分析I. 引言- 介绍预应力大梁托柱转换连体结构的定义和作用- 概述论文的研究目的和研究方法II. 结构设计原理- 解释预应力大梁托柱转换连体结构的结构设计原理- 分析结构设计的理论框架,包括力学模型、材料选用和尺寸设定等方面III. 性能分析与参数优化- 使用有限元模拟软件对预应力大梁托柱转换连体结构进行性能分析- 通过修改结构参数,进行参数优化,得出最佳的预应力大梁托柱转换连体结构设计IV. 结构施工及验收标准- 介绍预应力大梁托柱转换连体结构的施工方法和验收标准- 列举相关规定和标准,详细说明验收过程和注意事项V. 结论与展望- 总结本文所述的预应力大梁托柱转换连体结构设计方法与验收标准- 展望该结构的应用前景和发展方向,提出未来研究的方向和重点注:本提纲只是一个参考,实际论文写作时应根据具体情况进行调整和补充。

第一章:引言1.1 研究背景和意义预应力大梁托柱转换连体结构是建筑结构中一种常见的创新结构形式,它可以将传统的销钉连接转换为更稳定、强度更高的预应力连接方式,提高建筑结构的抗震性能、安全性能和可靠性。

在工程实践中,预应力大梁托柱转换连体结构尤其适用于高层建筑和桥梁等大跨度结构中,其使用可以有效减少结构变形、提高结构刚度和稳定性,同时大幅度降低结构的自重和施工期限。

1.2 研究目的和方法本文旨在探讨预应力大梁托柱转换连体结构的设计和分析方法,以提高其在实际工程中的应用价值。

在实现这一目标的基础上,本文综合运用数学和物理知识,通过建立数学模型和物理模型,分析预应力大梁托柱转换连体结构的力学性质和稳定性,制定可行的设计方案和验收标准。

1.3 论文结构本文共分为五个章节,其主要内容如下:第一章:引言。

介绍预应力大梁托柱转换连体结构的定义和意义,概述论文的研究目的和研究方法。

第二章:结构设计原理。

解释预应力大梁托柱转换连体结构的结构设计原理,分析结构设计的理论框架,包括力学模型、材料选用和尺寸设定等方面。

梁式转换层结构设计方法和构造探讨

梁式转换层结构设计方法和构造探讨

梁式转换层结构设计方法和构造探讨一、有梁式转换层结构的受力特点有梁式转换层的主要目的是要将上部小开间中竖向结构的荷载传送到下部大开间的竖向结构中,这样难免会让竖向构件传力不直接,部分竖向结构上下连续不贯通,容易使转换层上下楼层之间的刚度发生变化,使得高层建筑转换层的应力集中,最终导致整个结构受力情况变得复杂。

若是出现地震,转换层的下部很有可能发生变形,出现变形过大的软弱层,若是遇到较强地震时,软弱层很有可能发展成为薄弱层,最终使整个结构出现坍塌现象。

因此,在对有梁式转换层的高层建筑结构进行设计时,要考虑结构沿高度上下刚度、构件水平布置和转换的设计等。

除此之外,有梁式转换层位置的设计同样也会直接对高层建筑的抗震性能带来影响,高层建筑底部转换层的位置若是越高,则转换层上下出现突变的可能性也就会越大,转换层的传力也会更加复杂;转换层的位置若是越高,剪力墙也就越容易出现弯曲和裂缝,剪力墙的刚度会随之减小,正是因为这样的原因,使高层建筑物的框支柱会承受更大的内力。

总而言之,有梁式转换层高层建筑中,转换层的位置越高,则抗震效果也就越差。

现如今很多高层建筑在进行结构转换过程中,转换层通常都使用的是梁式转换,梁式转换层能共充分实现竖向构件的上下转换。

在对结构进行设计的同时,上部结构转换的形式通常有两种,即:以转换的上部结构为剪力墙;而另外一种则是将上部结构为框架。

这两种方式都是通过有梁式转换实现的,但他们之间的受力却有所区别。

二、有梁式转换层的设计方法现如今,工程中最为常见的转换层包括梁式、箱形、厚板和矩形框架等。

由于现如今我国高层建筑的数量正在逐渐增多,所以有很大部分建筑中都带有转换层,而在这其中有很大一部分结构都采用的是梁式转换层,极少部分使用板式转换层。

梁式转换层的设计和施工都较为简单,且受力明确,通常被应用于大空间剪力墙结构体系中。

因为高层建筑的转换层要承托上部的竖向构件,所以转换梁的尺寸通常较大,使得转换层的刚度和质量会比一般楼层的大。

预应力大梁托柱转换连体结构设计分析

预应力大梁托柱转换连体结构设计分析


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<. <12 符 合 要求 。 ’ (150 符 合 要求 /5
图 4 立面简图( 连接 体 延 伸 至 主 体 两 跨 )
弹性 位 移 角 ( / ) I259 1246 12 9 13 4 Au h / 8 / 3 / 74 / 7 0
() 2 型钢混凝 土转 换 大梁 方案 。其 特 点是 具备 较 大 的承载能力 和抵抗 变形 的能力 。其缺点 是梁端
本工程还采用 了弹性 时程分析法进行补充计算 :
根据 S T A WE振 型分解 反应谱 法 的计算 结果 , x
周期 排列 为第 三位 。
表 2 结 构 主 要 抗 震 计算 指标
盎 3 x5 口 0 6 、 0 o
萤 屡

×
3 X∞ l 6 0 6 ∞× o
× X
抗 震计 算 指 标

S WE AT _ _
TT A
评 价
3 0× 5 0 6D
3 ×6 0 ∞ 5
性 连 接多用 于 大跨 度 公共 建筑 的跨 越 连 接 , 以钢结 构 桁架 居多 , 特点 是 设 置 滑 动 支座 以适 应 地震 作 其 用 下 的双 向位 移 。 刚 性 连 接 多 用 于 钢 筋 混 凝 土 结
的平 动及扭 转 变形 。左 右双 塔 体形 、 度及 结 构 形 刚 式基 本对称 , 其他 复杂结 构形 式 。因此 , 工程 采 无 本
层 设混 凝土 梁 , 以减 少 大 跨 度梁 的负 担 。但 本 工 程
大梁跨 度 为 1 除 连体 首 层 外 , 建 筑立 面 限 制 6m, 受
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托柱梁式转换层结构分析及设计
作者:刘薇
来源:《沿海企业与科技》2009年第06期
[摘要]托柱梁式转换层结构实现了上下层结构柱网改变,具有截面大、结构受力复杂等特点a文章针对托柱梁式转换层的结构特点,在对其受力机理分析的基础上,提出托柱梁式转换层设计时需注意的问题及应采取的措施。

[关键词]托柱粱式转换层;受力;强度
[作者简介]刘薇,中铁建柳州勘测设计有限公司建筑规划所工程师,广西柳州,545007
[中图分类号]TU973
[文献标识码]A
[文章编号]1007-7723(2009)06-0135-0002
现代高层建筑为了满足底部为大空间、上部为小空间使用功能上的要求,往往需要通过加设转换层结构形式来实现。

托柱梁式转换层结构是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式。

由于其传力途径采用柱(墙)一转换梁一柱的形式。

具有传力直接、明确和清楚的优点,便于工程计算、分析和设计,且造价较低,在实际中应用较广。

一、托柱梁式转换层的结构形式特点
1,通过托柱梁式转换层,实现了上层和下层柱网的改变。

在建筑物底部形成大空间,而上部形成小空间。

2,托柱梁式转换梁受其上部柱传下的巨大荷载,构件内力很大,因此,竖向荷载成了控制转换结构设计的主要因素。

3,转换梁跨度数倍于上部结构的跨度,转换结构构件竖向扰度成为严格控制目标。

4,结构中由于设置了转换层,沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏,力的传播途径也有很大改变,这决定了转换层结构不能以通常结构来进行分析和设计。

由于以上特点,为保证转换结构有足够的刚度和强度,转换梁的截面尺寸不可避免地增大,但同时,由于梁很强,处理不好有可能使转换梁与下层柱形成“强梁弱柱”现象。

因此,托柱梁或转换层必须另外增加一些新的措施来克服这些不利影响。

二、托柱梁式转换层受力机理分析
1,当转换梁承托上部普通框架时,在转换梁常用截面尺寸范围内,转换梁的受力基本和普通梁相同。

当转换梁承托上部斜杆框架时,转换梁将承受轴向拉力,此时处于偏心受拉状态。

2,钢筋混凝土结构中的楼板,通常是由垂直荷载来进行设计,而对于转换层结构,抗侧力结构沿竖向刚度发生突变,转换层楼板要完成上下层剪力的重分配,在起自向平面内要传递较大的水平力,即使楼板总水平力不大,也可能在楼板平面内引起较大内力,相对于一般楼面,这是一种额外的附加内力。

若在强震作用下,转换层楼板平面内要产生很大变形。

一般而言,此转换层楼面受力较大,除协助转换梁工作外,楼盖还要承受上部结构竖向构件传来的水平力以传递到下部结构竖向构件中去。

为此,此转换层楼盖厚度一般不宜小于20cm。

3,转换梁的工作情况不同于理想状态的框支梁。

转换梁支托的上部结构常常不规则布置、不规则开洞,尽管转换梁与上部结构必定要协同工作,但工作状态却较为不利。

一般来讲,上部结构几乎很难帮助转换梁工作。

在上部结构传来的垂直、水平荷载作用下,转换梁截面上的正应力、剪应力都很大。

为了提高整个转换梁及支托的上部结构的刚度,改善由于转换梁变形引起的上部结构附加二次应力,保证转换梁结构具有良好的抗剪、抗弯承载能力和刚度延性,转换梁的断面一般可由转换梁支托上部结构传来的垂直荷载产生的剪力通过控制剪压比为0.07-0.1来控制确定。

这里需要指出的是,由于转换梁支托的上部结构是随施工逐层形成的,上部结构刚度不可能一次全部形成共同参与承受施工阶段的垂直荷载。

为便于安全和提高转换梁刚度,保证整体结构处于比较好的承载能力,在确定转换梁断面时可采用其支托的全部上部结构传来的垂直荷载产生的剪力,而不考虑上部结构参与工作的有利因素。

用这种方法设计控制的转换梁一般能较好地满足刚度、强度、延性的要求。

三、托柱梁式转换层在结构设计中须注意的问题
1,转换梁在实际工程中的高跨比h/L=1/8~1/6,因此转换梁是一种介于普通梁和深梁之间的梁。

2,托柱转换梁在常用尺寸范围内,可按普通梁截面设计方法进行配筋。

但转换梁又有不同于普通梁的特性。

带转换层的高层建筑结构,在转换层结构及其上下若干层的主体结构筒、墙、框架中应力比较集中、复杂,设计在整体计算控制的前提下还必须辅以该部分局部结构的有限元分析。

转换梁的配筋不同于普通框架梁,有些类似于深梁,转换梁水平腹筋应按有限元计算分析得到的截面拉应力控制。

转换梁支托的上部剪力墙端部小墙肢应力十分集中,也应按有限元计算结果来配筋加强。

3,实际的钢筋混凝土结构,除承受正常垂直、水平荷载外,还将受到混凝土收缩、徐变、温差等非荷载效应的影响。

转换层结构断面比较大,应力比较复杂,这些影响更大。

4,转换层上下侧向刚度比目前是按楼层剪切刚度比来控制的,没有考虑竖向构件的布置问题,尤其不适用于托柱转换层上下结构刚度比的计算。

考虑到这些实际因素,转换梁的配筋计算应有足够大的安全余量。

5,高层建筑中,由于设置了转换层,沿建筑高度方向刚度的均匀性会受到很大的破坏,托柱梁式转换层竖向承力柱不连续以及柱截面突变,导致传力路线曲折、变形集中及应力集中,造成转换结构抗震性能较差。

这就要求设计者在布置上部主体结构和下部主体结构时,要尽量注意上下协调,尽可能多地上下连续。

即首先在可能的情况下尽量减少主体结构的转换,核心筒、剪力墙、框架柱等竖向主体构件能上下连续的尽量连续,以保持结构的传力直接、刚度连续,既经济又合理。

当然,连续的竖向构件不等于它们的断面沿竖向不变化,连续的竖向构件过了转换层进入上部结构后,断面可以减小,以保持转换层上下结构刚度的匹配。

6,要注意使转换层上下主体结构的层间剪切刚度匹配,对于上部剪力墙下部简体框架、剪力墙框架的结构,要注意适当增强下部简体、剪力墙,适当减弱上部剪力墙,以使转换层上下部分主体结构层间剪切刚度之比尽量接近,且应不大于2。

对于上部小柱网下部大柱网的结构,要注意上部框架梁断面适当减弱,下部框架梁断面适当加强,从而可以做到使上下两部分主体结构的层间剪切刚度十分接近。

7,为了避免使转换梁与下层柱形成框架出现“强梁弱柱”现象,以及合理提高转换梁的有效承载力,可以采取以下两种措施:
(1)设置多道转换梁来分担竖向传力。

为了避免一根转换梁承托上部所有各层荷载,造成转换梁截面尺寸过大的不足,采用设置多道转换梁的方法,使一层转换梁承托上部所有层变成多道转换梁承托上部所有层的荷载,这样就可以有效降低单根转换梁上承受的荷载。

(2)在转换梁受剪力最大的地方通过加腋的方法增加转换梁的局部抗剪承载力。

实际设计时,转换梁的截面尺寸往往是由其受剪承载力要求来决定的,受弯承载力对截面的要求并不是主要因素,梁在支座处的剪力较大,在此处加腋可以增强转换梁在支座区段的抗剪承载力,这样可以有效降低转换梁中部的截面尺寸。

四、结语。

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