10高层建筑框支柱、转换梁及剪力墙偏轴的结构设计.pdf

第 卷 第“期建筑结构 年“月 高层建筑框支柱、 转换梁及剪力墙偏轴的结构设计 刘一威 （深圳市清华苑建筑设计有限公司 1 2 7 6 . 5 ,. . 4 , 8 A/ * 5 9 - * 9 5 ,. 5 5 . 6 , ; , *- 1 - , * . ; , 8“, - - , * 5 7 - 7 * 5 , / 7 / * 7 66 7 5 8 , 5”7 / / 9 6 6 , / * , 8. 8 7 * /. 5 1 0 7 ; . * ,. . 4 / 7 /; , * 1 8 7 / 5 , / , * , 8 B ,- 1 - , * . 8 * ,. . 4 / 7 /; , * 1 8- . , . 8 1 * , 8 7 8 , / 7 6 1 2 1 5 8 7 . 5 2 5 . ; , * . * * , . 0 , / 1 2 6 7 5 8 , 5 . 8- 1 4 9 ; . 5 , 1 * - 1 7 - 7 8 , * “ 1 ; , *；* 3 7 / * 7 6; 1 ; , *；, - - , * 5 7 - 7 * 5 , / 7 / * 7 66 7 5 8 , 5 一、 前言 由于建筑等专业的要求， 在工程设计实例中往往 存在着墙4 2 23 /0 1 -2 8 2 2 24 -0 6 8 7 53 8 5 25 0 8 2 2/ 8 / 0- 5 6 8 0 4- 3 / 8 - 7 取消9 . / 22 8 2 2 24 02 8 2 22 8 2 25 6 8 6 1/ 8 0 // - 0 8 - 7- 7 - 8 3 2 为了较完整地阐述原理及全过程， 算例考虑了三 个剖面处的转角位移， 设定了对应的三个未知量， 给出 联立方程的具有代表性的一般解法。式 （-） 具有明确 的物理意义， 它是一种特殊的连续梁问题方程式。它 与普通连续梁问题的不同之处就在于它求解的未知量 不是弯矩、 剪力， 而是扭转角位移。 如果需要计算多处转角， 式 （-） 可以扩充为多阶矩 阵而模式不变。有两种在实际中更常见的情况， 计算 可以更简洁。 - 8情况一， 支座处的上下墙、 柱刚度很大， 可以近 似认为趋近无穷大， 使得转角趋近无穷小， 或者梁柱之 间、 上下柱墙之间并不偏轴， 或者主体结构电算软件能 够体现支座处的偏轴影响， 则计算方程 （-） 就可整理成 为如下的一元一次方程而使计算大大简化。 / （* /’ 4’ 1）/（1） 这种情况， 偏轴墙的附加力矩就可以仅仅按此处几个 垂直构件如墙、 次梁 （有时也可包括楼板） 的线刚度， 及 两侧的转换梁抗扭刚度比例进行分配。 / 8情况二， 转换梁次梁与另一方向的次梁构成井 式交叉梁体系， 很难简单表达次梁端抗弯刚度。在计 算次梁抗弯时可以近似地假设次梁端刚度无穷大， 认 为偏转力矩全由它承担， 其结果稍保守。 在主体结构的总体计算模型中应能包括转换梁的 次梁即抗偏梁， 这样在初始的计算中也就能体现次梁 的刚度及其自重、 荷载对转换梁的影响， 准备以后与附 加值迭加。 四、 结语 （-） 从本文算例表/的情况比较可以看到， 转换梁 的抗偏梁能有效地抑制转换梁侧翻转角， 减小转换梁 扭矩及上面剪力墙出平面弯矩带来的墙内附加弯曲应 力， 使墙.梁平面假定有限元计算结果更可信。能减少 转换梁两端扭.剪联合作用的程度， 使结构维持稳定。 加强框支柱处的抗偏梁， 可减小转角而缓解文 ［0］ 所指 出的柱的梁下应力集中。 （/） 转换梁所增加的抗偏梁实际上是一梁多用， 它 们还能减小楼板的跨度， 缓解楼板内力， 让楼板有更多 的储备去抵抗转换层内的剪力。 （0） 对于高位转换层结构， 转换层以下框架对于结 构安全极为重要， 但其梁、 柱也可能偏轴； 在同样的混 凝土用量前提下， 采用高而窄的框架梁能提高层间抗 侧移刚度， 由此而带来的梁稳定问题均可由抗偏梁一 并解决。抗震结构的强柱弱梁原则， 弱到什么程度， 这 里与普通框架应有所区别。 （1） 解决转换梁的扭矩， 也可以采取加大截面、 增 加抗扭钢筋的方法。但这是一种在承认、 忍受扭转变 形的前提下的被动式的解决方式， 梁变形给上端剪力 墙带来的出平面变形、 内力并未克服， 且未必经济。治 标不如治本， 抗偏梁的方法前进了一大步。但非预应 力抗偏梁的纠偏是不彻底的， 仅仅是通过抗偏梁克服 了偏心力矩的大部分， 但对于一般工程也就足够了。 抗偏梁的抗弯刚度大小至关重要。为了减轻自重并获 得较大的刚度， 转换梁的抗偏梁可以设计成工字形断 面， 因为在这种情况下其抗剪强度往往绰绰有余。如 果要想彻底纠偏， 可以通过采用预应力技术来实现。 在梁端设水平加腋， 可缓解文 ［0］ 所指出的偏梁加于柱 的扭矩。 应该指出， 本文目前的分析在相当大的程度上属 于概念分析， 其计算方法仍显粗略。科研人员可以运 用大容量的计算机， 把墙、 梁、 柱作为整体进行纯三维 连续介质的有限元划分， 进行弹性、 弹塑性、 稳定方面 的分析， 研究偏轴对整个结构体系的影响并伴以试验， 给出较准确的定量规律； 有机会时更应注意高层建筑 转换层的震害调查分析研究。笔者认为最可能出现的 问题是结构在弹塑性阶段失稳。 参考文献 - 8龙驭球， 包世华结构力学高等教育出版社，- 5 5 6 / 8朱宝华杆系结构理论同济大学出版社，- 5 5 0 0 8郑 琪， 方鄂华等钢筋混凝土大偏心梁柱节点抗震性能的实验 研究建筑结构学报， - 5 5 5，/ 2 （6） 50