厚板转换的设计实例.docx

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1、某高层建筑厚板 转换层的设计总结中南建筑设计院 许敏 陈兴关键词：平面设计 竖向设计 计算结果 厚板转换层内容提要：介绍了某高层建筑为满足建筑功能的要求，在结构选型时所考虑的问题 和采取的结构手段；并介绍了厚板转换层的设计和构造情况。一、工程简介武汉新长江“2008”工程项目总建筑面积约为10万m2。地面以上一栋二十六层写字 楼，为框架-剪力墙结构；两栋三十层商住楼，总高度98.0m （局部106.0m），为带 转换层的底部大空间框支剪力墙结构；裙房三层，为框架结构。写字楼地下室两层，商 住楼和裙房地下室一层。本工程建筑结构安全等级为二级，合理使用年限为50年，所处地段场地土类别为II 类，场

2、地土类型为中软场地土，抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为丙类建筑，设计 基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组；主楼基本风压值0.4kN/m 2。商住楼 抗震等级：地下一层至四层框支柱为一级，框架梁为二级；底部加强部位剪力墙（七层， 标高28.400以下）为一级，其余剪力墙为三级。二、结构选型两栋商住楼，转换层以下是商场，地下室是停车库，无论是从建筑的使用功能还是 从视觉的美观考虑，转换层以下以布置成规则的框架轴网为最佳选择；转换层以上是住 宅标准层，为了使室内简洁，不露梁、柱，采用承重墙与分隔墙合二为一的剪力墙结构， 无疑是明智的选择。要使这两个最优方案协调起来，就是转换层要解决的问

3、题。商住楼标准层平面如图1所示，剖面图如图2所示，标准层的结构设计，除按概念 设计的要求考虑平面规则性、楼板连续性、整体连接性外，还应考虑梁的截面高度和平 面布置情况，从图2可看出，标准层层高只有2.9米，通常梁底净空高度不宜小于2.4 米，考虑扣除建筑面层30mm，那么最大梁高只有470mm，相当于对梁的跨度提出了 限制要求，标准层梁的布置经常会出现与剪力墙垂直相交的情况，较小的梁跨度有利于 减小剪力墙平面外的弯矩；标准层梁的布置还应注意到不能穿越客厅和卧室，以得到最 佳的空间效果。从图1可看出，标准层部分轴网相当复杂，与其下的大柱网商场轴网很 难协调，若采用梁式转换，由于框支柱的布置要结合

4、标准层的平面考虑，结果布置出来 的柱位很零乱，不便于地下车库和商场的使用，且出现了转换主梁托转换次梁，转换次 梁再托转换次梁的不利情况；又尝试着先将框支柱网布置得略微规矩一些，再来调整标 准层平面，由于标准层的剪力墙是落在框支梁上的，受框支梁位置的制约，标准层剪力 墙的位置就要作调整，就会牵涉到户型和平面的变动，且出现了梁的跨度过大和梁穿越 卧室、厅的情况，其结果，使得转换层上下的建筑功能都只是一个互相迁就的折衷方案， 而不是最优方案。F9r nLinJ-11r n :ipfl(_1r nr r r；1fn1j n!r n：11r1r n1filiE 础灌lime皿IS引：1n:1r u1nn

5、1j nin1n1n!nii1n n1jn jliSfiia?：!：ITn_rrJM-.4DDel mm目前带转换层的高层建筑中，常用的结构型式是梁式转换，它的计算、分析比较简 单，故成为结构工程师考虑转换层问题时的首选，但在工程实践中，结构工程师们发现， 有些工程，建筑师们为了最大限度地追求建筑的平面功能性，设计出来的方案，转换层 上下竖向构件的轴网复杂，难以用梁直接承托，于是厚板转换应需而生。经与建筑师商量，并征得甲方的同意，本工程决定采用厚板式转换层。按厚板转换层方 式调整后的第二栋商住楼二层建筑平面图如图3所示。三、结构的平面设计本工程平面布置时，地下室不设缝，为一个整体，考虑设置后浇

6、带和加大配筋的办 法来减少温度和混凝土收缩对结构的影响。上部结构设置了三条抗震缝，将上部结构分 成了写字楼、商住楼一、商住楼二和裙房四个独立的单元。从图1和图3可看出，标准层部分的剪力墙核心筒只有楼梯间和电梯井筒可以落地， 其他部分不能落地，核心筒横向（X）x纵向（Y）的尺寸为5.6mx10.8m，且核心筒偏向左 边，为了加强转换层以下部分的结构刚度，在转换层以下将核心筒横向尺寸扩大，因为 房屋为长方形，横向刚度比纵向差，扩大核心筒横向尺寸后，不仅加强了横向刚度，还 改善了核心筒的偏心情况，经与建筑师协商，结合楼梯的布置，将核心筒横向尺寸由5.6m 扩大到约12m，形成了 一个12mx10.8

7、m 的核心筒；另外，在房屋的四个角部设置了“L” 形的剪力墙，既提高了转换层以下结构两个方向的抗推刚度，也提高了整个结构的抗扭 转能力。平面设计时还应考虑落地剪力墙的间距，商住楼一转换层以下落地墙间距小于20 米，满足“高规”第10.2.3.6条要求；商住楼二转换层以下落地墙间距Y36轴至X轴为 23.1米，略大于20米，考虑到转换层为厚板，比一般的梁式转换层板厚180 s 250mm 要大得多，楼板刚度很大，足以使转换层上部的剪力能有效地传递给落地剪力墙。转换层以上由厚板承托的剪力墙厚度为200mm，由于短肢剪力墙的抗震性能较差， 规范要求的最小配筋率很高（“高规”第7.1.2.6条），且短

8、肢剪力墙的构造要求更严格（“高 规”第7.1.2.3条），故设计时取墙主肢的长度不小于1600mm（即8倍的墙厚），尽量避 免出现短肢剪力墙，有少数剪力墙，受建筑门窗位置的限制而形成了短肢剪力墙的，则 按短肢剪力墙的有关规定设计；剪力墙尽量带翼缘，尤其是边角部位的剪力墙更应带翼 缘，一字形剪力墙因平面外稳定性不好，只布置在墙平面外的两侧均有楼板连接的中间 部位。四、结构的竖向设计两栋商住楼为使结构沿竖向刚度变化不过于悬殊，避免刚度突变而形成薄弱层，设 计时采取了以下措施：1、调整转换层上、下的剪力墙厚度。四个角部设置的“L”形剪力墙厚度为400mm ； 核心筒剪力墙转换层以下墙厚为350mm，

9、转换层以上墙厚为250mm ；转换层以上由厚 板承托的剪力墙厚度均为200mm，在满足墙主肢长度不小于1600mm且与之连接的梁 的跨度不太大的前提下，尽量减小剪力墙的长度，用梁托填充墙来代替剪力墙。2、尽可能减小转换层层高。转换层厚板的厚度通常由抗剪、抗冲切强度控制，采取 框支柱支座加腋的办法降低厚板的厚度，从而减小转换层层高。3、加大转换层上一层的层高。初步设计时转换层以上标准层的层高均为2.9米，施 工图设计时经与建筑专业协商，将转换层的上一层层高改为3.1米，再以上的标准层层 高仍为2.9米。4、 电算时，转换层上、下两层的层高不是按建筑剖面图的尺寸输入，而是将厚板 的板厚均分给与其相

10、邻两层的层高，由此可见，厚板转换层比梁式转换层的层高变化要 均匀一些，亦即竖向刚度变化也要均匀一些。五、主要的计算结果本工程采用由中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部编制的高层建筑结构空间有 限元分析与设计软件SATWE（版本2003/05）程序进行计算。两栋商住楼标准层平面有 局部凹入和开洞，计算时将有关部位的楼板定义为弹性膜，这样程序会真实地计算楼板 平面内刚度，地震作用计算采用总刚分析方法。计算时，以地下室顶板作为上部结构嵌固部位。初次计算时，取水平力与整体坐标 夹角（度）ARF=0，程序输出结果告知地震作用的最大方向角（度）为ARF=2.3，改 ARF=2.3重新计算，得到的地震作

11、用时最不利方向的基底剪力、倾覆弯矩均比ARF=0 时大。1.周期控制商住楼二结构扭转为主的第一自振周期Tt=2.15秒，平动为主的第一自振周期T1 = 2.75 秒，Tt/T1 = 0.78 F , = 13252 kN 截面尺寸满足要求暗梁柱边箍筋为八肢箍16150 , 1500/150 = 10 ,取暗梁每边抗冲切箍筋为9 根，三边共计抗冲切箍筋为3x9=27根。Asvu=8x201x27=43416 mm 20.35ftnu mh0+0.8fyvAsvu=0.35x1.71x1.0x6100x1500+0.8x300x43416= 15896x10 3 N = 15896 kN F ,

12、= 13252 kN 满足要求以上计算未考虑板、柱节点临界截面上剪应力传递不平衡弯矩影响，该值通常较小； F,计算时未扣除冲切破坏锥体范围内厚板以上剪力墙的轴力，F,偏大；前者为不利因素， 后者为有利因素，考虑两者相互抵消。七、结语在非抗震和6度抗震设计的地区，对于有复杂标准层平面的商住楼，厚板转换可以 较好地解决建筑功能性和结构安全性的问题。该工程于2005年7月28日结构封顶。参考文献1. 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002)2. 徐承强等高层建筑厚板转换层结构设计建筑结构，2003.23. 黄秋来等厦门安宝大厦框支剪力墙厚板转换结构设计第十七届全国高层建 筑结构学术会议论文

13、，2002.11某高层建筑厚板转换层的设计总结中南建筑设计院 许敏 陈兴关键词：平面设计 竖向设计 计算结果 厚板转换层内容提要：介绍了某高层建筑为满足建筑功能的要求，在结构选型时所考虑的问题和采 取的结构手段；并介绍了厚板转换层的设计和构造情况。一、工程简介武汉新长江“2008”工程项目总建筑面积约为10万m2。地面以上一栋二十六层写字楼， 为框架-剪力墙结构；两栋三十层商住楼，总高度98.0m （局部106.0m），为带转换层的 底部大空间框支剪力墙结构；裙房三层，为框架结构。写字楼地下室两层，商住楼和裙房地 下室一层。本工程建筑结构安全等级为二级，合理使用年限为50年，所处地段场地土类别

14、为II类， 场地土类型为中软场地土，抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为丙类建筑，设计基本地震 加速度0.05g，设计地震分组为第一组；主楼基本风压值0.4kN/m 2。商住楼抗震等级：地 下一层至四层框支柱为一级，框架梁为二级；底部加强部位剪力墙（七层，标高28.400以下） 为一级，其余剪力墙为三级。二、结构选型两栋商住楼，转换层以下是商场，地下室是停车库，无论是从建筑的使用功能还是从视 觉的美观考虑，转换层以下以布置成规则的框架轴网为最佳选择；转换层以上是住宅标准层， 为了使室内简洁，不露梁、柱，采用承重墙与分隔墙合二为一的剪力墙结构，无疑是明智的 选择。要使这两个最优方案协调起来，就是转

15、换层要解决的问题。商住楼标准层平面如图1所示，剖面图如图2所示，标准层的结构设计，除按概念设计 的要求考虑平面规则性、楼板连续性、整体连接性外，还应考虑梁的截面高度和平面布置情 况，从图2可看出，标准层层高只有2.9米，通常梁底净空高度不宜小于2.4米，考虑扣除 建筑面层30mm，那么最大梁高只有470mm，相当于对梁的跨度提出了限制要求，标准层 梁的布置经常会出现与剪力墙垂直相交的情况，较小的梁跨度有利于减小剪力墙平面外的弯 矩；标准层梁的布置还应注意到不能穿越客厅和卧室，以得到最佳的空间效果。从图1可看 出，标准层部分轴网相当复杂，与其下的大柱网商场轴网很难协调，若采用梁式转换，由于 框支柱的布置要结合标准层的平面考虑，结果布置出来的柱位很零乱，不便于地下车库和商 场的使用，且出现了转换主梁托转换次梁，转换次梁再托转换次梁的不利情况；又尝试着先 将框支柱网布置得略微规矩一些，再来调整标准层平面，由于标准层的剪力墙是落在框支梁 上的，受框支梁位置的制约，标准层剪力墙的位置就要作调整，就会牵涉到户型和平面的变 动，且出现了梁的跨度过大和梁穿越卧室、厅的情况，其结果，使得转换层上下的建筑功能 都只是一个互相迁就的折衷方案，而不是最优方案。