浅谈带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计

浅谈带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计

梁国寿

关键词：预应力；转换层；高层建筑；设计

引言

转换层对于整个的高层建筑来说正是处在一个比较关键的受力部位，由于高层建筑当中转换层的存在打破了沿着建筑物高度的方向原有的那种均匀性的高度，这也就导致了高层建筑当中力的传递途径被大大的改变了。所以说在进行高层建筑转换层的设计的时候不能够采用均匀的结构来进行设计，随着预应力混凝土在建筑工程当中的广泛应用，从预应力混凝土在建筑工程的应用当中我们能够看出，预应力混凝土结构具有着十分高的承载力以及抗裂性，并且预应力混凝土的自重是比较轻的，相对于建筑工程当中的传统做法来说能够更好的节省钢筋以及混凝土，在对建筑物的质量进行保证的前提之下能够帮助工程创造出更好的经济以及社会效益。

一、布置原则概述

通过很多的工程实践当中我们能够看出，在进行预应力转换桁架的设计的时候通常来说都是需要结合高层建筑的功能要求以及结构传力的实际，一处或者是多处的不止在高层建筑物的高度的方向上，具体的要求上必须要满足规范中要求的桁架转换层上、下层剪切刚度比，保证高层建筑竖向刚度的连续性。同时还需要进行考虑的就是要尽量的去避免抗震建筑设计上的高位转换。如果说在在高层建筑的建筑功能上必须要求继续拧高位转换的话，那么桁架转换层结构就是首选的结构了，这个结构能够有效的减少震害。从实践经验当中我们能够看出，在高层建筑转换桁架的要求必须为竖向承重构件，并且还需要满足的就是必须是抗侧力构件。在平面上进行相应的布置的时候应该遵守的原则就是均匀、分散、对称、周边，需要保证的就是切实的避免因为扭转对建筑物造成伤害。

二、结构设计与构造要求

（一）设计的原则分析

在预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计中的设计原则主要可以总结到一下几点：第一，强化转换层及其下部，弱化转换层上部；第二，强斜腹杆、强节点；第三，强柱弱梁、强边柱、弱中柱。

上面说的几点设计原则都是经过了多次的实验以及实践进行证明了的结果，如果在高层建筑结构设计当中按照上面的设计原则进行设计的话，带桁架转换层结构在高层建筑当中的应用是具有着非常好的延性的，能够有效的进行工程抗震。应用第三条原则“强柱弱梁、强边柱、弱中柱”的原则进行转换层结构的实际，能够很好的确保塑性铰在梁端的出现，转换层以上柱底应该避免边柱出现塑性铰，这样进行设计的话能够很好的保证柱比梁的安全储备更大。为了能够更好的实现“强柱弱梁”的设计目标，在对转换梁的上部结构梁进行截面的设计的时候必须要使其先打到屈服，但是在实际进行施工的时候还需要对整体结构空腹桁架的工作特性进行注意，从受拉钢筋的要求进行设计。从连接处对整个设计进行优化，确保整个的结构能够有更好的延性。

（二）斜腹杆桁架设计

经过大量的实践表明，在进行预应力桁架转换层的设计的时候必须要保证的就是强受斜腹杆和强节点。在斜腹杆桁架的上下弦节点的截面必须要满足规范中抗剪的相关的要求，科学设计需要做到的就是保证整体的桁架结构延性好并且在使用的过程当中不容易发生脆性破坏。

（三）斜腹杆桁架构造要求

在受压弦非预应力纵向钢筋在设计的时候最好都是沿着周边进行对称均匀布置的，这些钢筋当中的含钢率必须要保证满足相关的要求，并且适宜全部贯通桁架。受压弦杆箍筋需要进行全杆段的加密，并且他的体积还需要严格控制按照相关规范当中的具体要求进行相关的设计。前面说受拉弦杆非预应力纵向钢筋最好的处理就是要沿着周边进行对称均匀的不止，并且在进行设计的时候需要按照正常状态之下裂缝的宽度是零点二毫米进行严格的施工控制。对于受拉弦杆箍筋的最小面积配箍率来说需要做到的就是必须符合相关规范当中的具体的要求。在桁架的受拉以及受压弦杆的非预应力受力钢筋的结构的位置需要根据实际的情况结合相关的技术规范要求进行接头的焊接。在进行实际的操作实施过程当中可以优先的采用闪光接触对焊的方式进行焊接，除此之外，桁架弦杆的非预应力钢筋最好还需要与支撑锚具的钢垫板进行连接。在对桁架节点进行设计的时候需要采用的就是封闭式箍筋，并且需要对箍筋进行加密同时还需要垂直于弦杆的轴线位置，在进行设计的时候一般都是通过增加拉筋的方法来保证节点能够对混凝土产生有效的约束性能。如果说在高层建筑的转换层的设计当中涉及到了桁架节点尺寸比较大的情况，在进行具体的设计的时候可以参照剪力墙的配筋方式设计水平以及垂直的箍筋，并且还需要做到的就是在箍筋的交点的地方还需要进行隔点布置拉筋。

三、施工建议

从大量的施工经验当中能够看出，预应力桁架在通常的情况下，施工张拉阶段以及使用阶段的受力状态总是会存在着一定的差异的，为了能够有效的减少施工张拉阶段以及试用阶段预应力桁架受力状况的差异，有效的解决因为超静定结构的受力的状态发生变化从而造成的构件之间的变形甚至是开裂的问题，在具体的预应力桁架转换层结构的实施过程当中最好要采取一种名叫“择期张拉”的施工工艺。经过大量的实践验证表明，择期张拉施工技术主要就是采用的分期以及分批的施加预应力，或者是选取经过计算比较适合进行张拉施工的施工楼层来进行张拉工序的实施，但是在进行张拉工序的施工之前必须要做的就是要加强转换桁架下方的支撑工作。

在通常的情况之下，预应力桁架转换层结构在桁架的节点的区域钢筋的分布都是比较稠密的，这种情况再预应力的锚固区表现的更加的突出，所以说在具体的施工过程当中必须要将混凝土进行充分的捣实，只有将混凝土进行充分的捣实才能够有效的避免锚固区混凝土出现局部的破坏或者是节点的破坏。在进行具体的施工的时候必须要对典型节点钢筋按照施工图纸进行试绑。这样能够有效的避免节点处的钢筋发生“打架”的现象，在进行试绑实验成功之后才能够进行成批的下料，全面进行施工。

结语

随着现在人口数量的不断增多以及商业模式的改变，高层建筑在人们日常生活中显得越来越重要。越来越多的高层建筑出现在了人们的生活工作当中，本文主要就带预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计进行了一定的分析，并且提出了一定的施工建议。

参考文献

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