1、在 高 层 建 筑 中 ， 转 换 层 结 构 构 件 要 承 受 其 上 部 结构 传 来 的 巨 大 竖 向 荷 载 ， 转 换 结 构 构 件 的 内 力 很 大 。 若采 用 工 程 中 常 用 的 梁 式 转 换 层 ， 为 满 足 承 载 力 和 刚 度的 要 求 ， 转 换 大 梁 的 截 面 势 必 取 较 大 ， 导 致 沿 建 筑 物 高度 方 向 质 量 和 刚 度 突 变 较 大 ， 导 致 整 个 梁 高 范 围 内 建筑 功 能 的 使 用 受 到 影 响 。 采 用 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 作 为转 换 层 ， 可 控 制 转 换 层 的 自 重 和 抗
2、侧 力 刚 度 ， 使 建 筑 物沿 高 度 方 向 质 量 和 刚 度 的 突 变 较 为 缓 和 ， 有 利 于 抗 震 ，且 混 合 空 腹 桁 架 腹 杆 的 布 置 较 灵 活 ， 为 建 筑 开 洞 和 设置 管 道 提 供 条 件 ， 可 有 效 利 用 该 转 换 层 的 建 筑 空 间 。 本文 通 过 对 不 同 形 式 的 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 进 行 竖 向 荷 载作 用 下 的 受 力 特 点 分 析 ， 对 设 计 中 需 注 意 的 问 题 提 出建 议 。! 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 转 换 层 的 内 力 分 析由 多 个 单 层 空 腹 桁
3、架 叠 合 组 成 的 结 构 称 为 叠 层空 腹 桁 架 结 构 ， 在 叠 层 空 腹 桁 架 的 部 分 节 间 增 设 斜腹 杆 后 的 桁 架 称 为 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 结 构!“#。 斜 腹 杆布 置 需 考 虑 的 因 素 包 括 竖 向 荷 载 的 传 递 方 向 和 位置 、 桁 架 转 换 层 的 刚 度 、 建 筑 立 面 效 果 和 使 用 要 求 。斜 腹 杆 的 布 置 多 种 多 样 ， 本 文 仅 从 受 力 角 度 对 不 同腹 杆 布 置 形 式 的 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 转 换 层 的 力 学 性能 进 行 分 析 。如 图 “所
4、 示 ， 方 案 $为 一 叠 层 空 腹 桁 架 结 构 ， 方 案 %，? 9:*95;:?*； $:?$A( :B( C:(;(?( A;= ):%(; (A(陈 丽 华 ， 女 ， “/3+ 年 “ 月 生 ， 安 徽 亳 州 人 ， 合 肥 工 业 大 学 土 木 建 筑 工 程 学院 ， 讲 师 ， 博 士 研 究 生 ， +,./， 合 肥收 稿 日 期 ： +65.E5+E!,7“#+8$%!+( 1(&9?DD*J888888888888888 8 8 8 8 8 8 8 88 8 8 8 8 88 8 88 8 8 8 8 88 8 8-$0 -%0 -&0-)0-(0-0
5、-*0图 “ 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 结 构 方 案-$0叠 层 空 腹 桁 架 结 构 ； -%， &， ， (， )0不 同 腹 杆 形 式 的 叠 层 混 合 空腹 桁 架 结 构 ； -*0连 续 的 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 结 构 /建 筑 技 术 第 !“ 卷表 ! 桁 架 下 弦 节 点 最 大 竖 向 位 移 比 较 #$方 案位 移 值%&()*&)+,)-&.“/)0)-/1/&)值 与 方 案 %相 比 已 有 显 著 降 低 。2/3 布 置 斜 腹 杆 后 ， 各 弦 杆 轴 力 的 分 布 发 生 变化 ， 与 斜 腹 杆 相 交 且 位 于 斜 腹
6、 杆 下 的 弦 杆 承 受 较 大的 轴 拉 力 ； 当 斜 腹 杆 布 置 在 两 端 节 间 时 ， 位 于 两 斜 腹杆 之 间 上 部 的 中 弦 杆 承 受 较 大 的 轴 压 力 。 方 案 *的 中弦 杆 中 节 间 轴 向 受 压 ， 边 节 间 轴 向 受 拉 ； 方 案 0的 中弦 杆 承 受 的 轴 拉 力 较 下 弦 杆 大 ； 方 案 1的 中 弦 杆 中 节间 的 轴 压 力 较 上 弦 杆 大 ； 连 续 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 4也表 明 ， 边 跨 中 弦 杆 中 节 间 轴 向 受 压 ， 边 节 间 轴 向 受拉 ， 中 跨 中 弦 杆 承 受
7、的 轴 拉 力 较 下 弦 杆 大 ， 各 跨 的 上弦 杆 皆 为 中 节 间 轴 压 力 较 大 ， 边 节 间 轴 压 力 较 小 或轴 向 受 拉 ， 且 中 跨 上 弦 杆 中 节 间 的 轴 压 力 值 较 边 跨上 弦 杆 大 。（ )） 布 置 斜 腹 杆 后 ， 竖 腹 杆 的 轴 力 分 布 也 发 生变 化 。 斜 腹 杆 布 置 在 上 层 节 间 时 ， 与 斜 腹 杆 相 交 的 下层 竖 腹 杆 的 轴 压 力 增 大 ， 本 层 斜 腹 杆 下 的 竖 腹 杆 轴 压力 减 小 ； 斜 腹 杆 布 置 在 下 层 节 间 时 ， 与 斜 腹 杆 相 交 的上 层
8、 竖 腹 杆 轴 压 力 增 大 ， 本 层 斜 腹 杆 下 的 竖 腹 杆 轴 压力 减 小 。（ “） 布 置 斜 腹 杆 后 ， 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 各 方 案 下弦 节 点 的 竖 向 位 移 皆 大 大 低 于 叠 层 空 腹 桁 架 方 案 %的节 点 位 移 ， 见 表 -。“ 设 计 建 议“#! 斜 腹 杆 布 置 原 则为 减 轻 高 层 建 筑 沿 竖 向 刚 度 突 变 的 影 响 ， 斜 腹 杆布 置 不 宜 过 多 ； 斜 腹 杆 在 满 足 转 换 层 刚 度 和 建 筑 要 求的 前 提 下 ， 宜 优 先 布 置 在 近 支 座 的 端 节 间 ，
9、 以 使 力 的 传递 直 接 明 确 。“#“ 材 料 的 选 用对 高 层 建 筑 的 叠 层 混 合 空 腹 桁 架 而 言 ， 由 于 其 承受 巨 大 的 竖 向 荷 载 ， 各 杆 件 轴 力 较 大 ， 为 满 足 轴 压 比和 受 力 要 求 ， 从 经 济 角 度 出 发 ， 建 议 采 用 型 钢 混 凝 土转 换 层 。 构 件 截 面 中 配 置 型 钢 ， 可 使 结 构 具 有 构 件 截面 小 、 承 载 力 大 、 抗 震 性 能 好 、 方 便 施 工 的 优 点 。“#$ 杆 件 的 设 计“#$#! 桁 架 的 腹 杆桁 架 的 腹 杆 以 承 受 较 大
10、 的 轴 压 力 为 主 。 为 保 证 腹杆 的 延 性 ， 除 采 用 型 钢 混 凝 土 降 低 其 轴 压 比 外 ， 应 全 长加 密 箍 筋 ； 腹 杆 内 的 纵 筋 应 伸 入 节 点 核 心 区 ， 因 型 钢 混凝 土 节 点 区 型 钢 的 存 在 ， 锚 固 较 困 难 ， 建 议 采 用 钢 骨混 凝 土 结 构 设 计 规 程 中 推 荐 的 梁 柱 节 点 连 接 方 法 ， 即将 部 分 纵 筋 直 接 焊 在 腹 杆 节 点 区 型 钢 翼 缘 上 ， 长 度 满足 焊 接 强 度 要 求 ； 或 在 腹 杆 节 点 区 型 钢 上 下 翼 缘 设 置栓 钉
11、连 接 件 ， 纵 筋 与 之 搭 接 。“#$#“ 桁 架 的 弦 杆对 以 受 压 为 主 的 弦 杆 ， 设 计 与 腹 杆 相 同 。 对 以 受拉 为 主 的 弦 杆 ， 主 要 问 题 是 控 制 其 在 正 常 使 用 状 态下 的 抗 裂 度 ， 而 型 钢 混 凝 土 中 型 钢 和 混 凝 土 的 粘 结强 度 较 低 ， 并 不 能 提 高 弦 杆 的 抗 裂 度 ， 除 采 用 施 加 预应 力 的 方 法 外5&6， 建 议 对 受 拉 弦 杆 ， 特 别 是 部 分 节 间受 拉 、 部 分 节 间 受 压 的 弦 杆 ， 可 考 虑 采 用 钢 纤 维 高 强混
12、凝 土 。 因 钢 纤 维 均 匀 地 乱 向 分 布 在 混 凝 土 内 共 同参 加 工 作 ， 帮 助 混 凝 土 抗 拉 ， 相 应 减 缓 混 凝 土 拉 应 力的 增 加 ， 因 而 可 提 高 抗 裂 性 ， 抑 制 裂 缝 的 开 展 ， 使 弦杆 满 足 正 常 使 用 状 态 下 的 裂 缝 控 制 要 求 。 地 上 !-层 、高 77 $的 福 州 市 华 福 大 厦5!6， 施 工 采 用 转 换 大 梁 进 行结 构 形 式 的 转 换 ， 为 避 免 靠 支 座 附 近 出 现 斜 裂 缝 ， 在转 换 层 所 有 大 梁 体 积 内 采 用 钢 纤 维 混 凝
13、土 ， 钢 纤 维的 掺 入 量 为 混 凝 土 体 积 的 -8， 使 大 梁 的 抗 剪 能 力 比同 一 等 级 的 混 凝 土 抗 剪 强 度 提 高 /)8， 而 施 工 比 普通 混 凝 土 只 多 一 道 干 拌 钢 纤 维 工 序 ， 施 工 难 度 小 ， 建成 后 ， 转 换 层 大 梁 未 发 现 任 何 微 细 裂 缝 。“#$#$ 桁 架 节 点叠 层 混 合 空 腹 桁 架 的 节 点 受 力 复 杂 ， 承 受 较 大 的剪 力 和 弯 矩 ， 易 发 生 核 心 剪 切 破 坏 ， 且 节 点 区 杆 件 较多 ， 型 钢 和 纵 筋 交 错 ， 若 采 用 常
14、 用 的 箍 筋 抗 剪 ， 施 工难 度 大 ， 难 以 保 证 节 点 强 度 和 延 性 的 设 计 要 求 ， 可 以说 节 点 施 工 复 杂 是 影 响 型 钢 混 凝 土 桁 架 转 换 层 广 泛应 用 的 主 要 问 题 。 本 文 建 议 在 节 点 区 采 用 钢 纤 维 型钢 高 强 混 凝 土 抗 剪 。 已 有 的 钢 纤 维 高 强 混 凝 土 现 浇梁 柱 节 点 试 验 表 明5/6， 采 用 钢 纤 维 来 代 替 箍 筋 能 够 很好 地 解 决 抗 震 节 点 中 钢 筋 过 密 的 问 题 ， 同 时 钢 纤 维节 点 还 具 有 承 载 力 高 、
15、刚 度 大 、 抗 震 性 能 好 、 施 工 方便 和 造 价 低 等 优 点 。参 考 文 献- 唐 兴 荣 高 层 建 筑 转 换 层 结 构 设 计 与 施 工 北 京 ： 中 国 建 筑 工 业 出版 社 ， &99& 赵 伟 ， 金 如 云 水 产 大 厦 预 应 力 混 凝 土 转 换 桁 架 设 计 建 筑 科 学 ，&99&（ !） ： -:-&! 应 高 飞 钢 纤 维 混 凝 土 在 高 层 建 筑 结 构 重 要 部 位 的 设 计 应 用 福 建 建设 科 技 ， -77+（ /） ： -):-“/ 林 小 松 ， 杨 国 林 钢 纤 维 高 强 与 超 高 强 混 凝 土 北 京 ： 中 国 建 筑 工 业出 版 社 ， &99& -99
