帶預應力混凝土桁架轉換層的多高層建筑結構設計探討

董風保

【摘 要】隨著我國經濟的發展以及社會的進步，我國人民的生活水平正在不斷的提高，人口的數量也在逐漸的增多，這也就使得現在我國的高層建筑的數量正在逐漸的增多。在高層建筑當中，轉換層作為整個結構當中的關鍵性部位，結構設計成為了現在整個工程質量當中的關鍵所在，預應力混凝土桁架桿件空隙大，并且同時還具有突出的美觀，還有著分割靈活地特點，所以說應該在實際得工程當中進行推廣使用，筆者在文章中對帶預應力混凝土桁架轉換層的高層建筑結構設計進行了簡要的分析以及探討。

【關鍵詞】預應力；轉換層；高層建筑；設計

引言：

轉換層對于整個的高層建筑來說正是處在一個比較關鍵的受力部位，由于高層建筑當中轉換層的存在打破了沿著建筑物高度的方向原有的那種均勻性的高度，這也就導致了高層建筑當中力的傳遞途徑被大大的改變了。所以說在進行高層建筑轉換層的設計的時候不能夠采用均勻的結構來進行設計，隨著預應力混凝土在建筑工程當中的廣泛應用，從預應力混凝土在建筑工程的應用當中我們能夠看出，預應力混凝土結構具有著十分高的承載力以及抗裂性，并且預應力混凝土的自重是比較輕的，相對于建筑工程當中的傳統做法來說能夠更好的節省鋼筋以及混凝土，在對建筑物的質量進行保證的前提之下能夠幫助工程創造出更好的經濟以及社會效益。

一、布置原則概述

通過很多的工程實踐當中我們能夠看出，在進行預應力轉換桁架的設計的時候通常來說都是需要結合高層建筑的功能要求以及結構傳力的實際，一處或者是多處的不止在高層建筑物的高度的方向上，具體的要求上必須要滿足規范中要求的桁架轉換層上、下層剪切剛度比，保證高層建筑豎向剛度的連續性。同時還需要進行考慮的就是要盡量的去避免抗震建筑設計上的高位轉換。如果說在在高層建筑的建筑功能上必須要求繼續擰高位轉換的話，那么桁架轉換層結構就是首選的結構了，這個結構能夠有效的減少震害。從實踐經驗當中我們能夠看出，在高層建筑轉換桁架的要求必須為豎向承重構件，并且還需要滿足的就是必須是抗側力構件。在平面上進行相應的布置的時候應該遵守的原則就是均勻、分散、對稱、周邊，需要保證的就是切實的避免因為扭轉對建筑物造成傷害。

二、結構設計與構造要求

（一）設計的原則分析

在預應力混凝土桁架轉換層的高層建筑結構設計中的設計原則主要可以總結到一下幾點：第一，強化轉換層及其下部，弱化轉換層上部；第二，強斜腹桿、強節點；第三，強柱弱梁、強邊柱、弱中柱。

上面說的幾點設計原則都是經過了多次的實驗以及實踐進行證明了的結果，如果在高層建筑結構設計當中按照上面的設計原則進行設計的話，帶桁架轉換層結構在高層建筑當中的應用是具有著非常好的延性的，能夠有效的進行工程抗震。應用第三條原則“強柱弱梁、強邊柱、弱中柱”的原則進行轉換層結構的實際，能夠很好的確保塑性鉸在梁端的出現，轉換層以上柱底應該避免邊柱出現塑性鉸，這樣進行設計的話能夠很好的保證柱比梁的安全儲備更大。為了能夠更好的實現“強柱弱梁”的設計目標，在對轉換梁的上部結構梁進行截面的設計的時候必須要使其先打到屈服，但是在實際進行施工的時候還需要對整體結構空腹桁架的工作特性進行注意，從受拉鋼筋的要求進行設計。從連接處對整個設計進行優化，確保整個的結構能夠有更好的延性。

（二）斜腹桿桁架設計

經過大量的實踐表明，在進行預應力桁架轉換層的設計的時候必須要保證的就是強受斜腹桿和強節點。在斜腹桿桁架的上下弦節點的截面必須要滿足規范中抗剪的相關的要求，科學設計需要做到的就是保證整體的桁架結構延性好并且在使用的過程當中不容易發生脆性破壞。

（三）斜腹桿桁架構造要求

在受壓弦非預應力縱向鋼筋在設計的時候最好都是沿著周邊進行對稱均勻布置的，這些鋼筋當中的含鋼率必須要保證滿足相關的要求，并且適宜全部貫通桁架。受壓弦桿箍筋需要進行全桿段的加密，并且他的體積還需要嚴格控制按照相關規范當中的具體要求進行相關的設計。前面說受拉弦桿非預應力縱向鋼筋最好的處理就是要沿著周邊進行對稱均勻的不止，并且在進行設計的時候需要按照正常狀態之下裂縫的寬度是零點二毫米進行嚴格的施工控制。對于受拉弦桿箍筋的最小面積配箍率來說需要做到的就是必須符合相關規范當中的具體的要求。在桁架的受拉以及受壓弦桿的非預應力受力鋼筋的結構的位置需要根據實際的情況結合相關的技術規范要求進行接頭的焊接。在進行實際的操作實施過程當中可以優先的采用閃光接觸對焊的方式進行焊接，除此之外，桁架弦桿的非預應力鋼筋最好還需要與支撐錨具的鋼墊板進行連接。在對桁架節點進行設計的時候需要采用的就是封閉式箍筋，并且需要對箍筋進行加密同時還需要垂直于弦桿的軸線位置，在進行設計的時候一般都是通過增加拉筋的方法來保證節點能夠對混凝土產生有效的約束性能。如果說在高層建筑的轉換層的設計當中涉及到了桁架節點尺寸比較大的情況，在進行具體的設計的時候可以參照剪力墻的配筋方式設計水平以及垂直的箍筋，并且還需要做到的就是在箍筋的交點的地方還需要進行隔點布置拉筋。

三、施工建議

從大量的施工經驗當中能夠看出，預應力桁架在通常的情況下，施工張拉階段以及使用階段的受力狀態總是會存在著一定的差異的，為了能夠有效的減少施工張拉階段以及試用階段預應力桁架受力狀況的差異，有效的解決因為超靜定結構的受力的狀態發生變化從而造成的構件之間的變形甚至是開裂的問題，在具體的預應力桁架轉換層結構的實施過程當中最好要采取一種名叫“擇期張拉”的施工工藝。經過大量的實踐驗證表明，擇期張拉施工技術主要就是采用的分期以及分批的施加預應力，或者是選取經過計算比較適合進行張拉施工的施工樓層來進行張拉工序的實施，但是在進行張拉工序的施工之前必須要做的就是要加強轉換桁架下方的支撐工作。

在通常的情況之下，預應力桁架轉換層結構在桁架的節點的區域鋼筋的分布都是比較稠密的，這種情況再預應力的錨固區表現的更加的突出，所以說在具體的施工過程當中必須要將混凝土進行充分的搗實，只有將混凝土進行充分的搗實才能夠有效的避免錨固區混凝土出現局部的破壞或者是節點的破壞。在進行具體的施工的時候必須要對典型節點鋼筋按照施工圖紙進行試綁。這樣能夠有效的避免節點處的鋼筋發生“打架”的現象，在進行試綁實驗成功之后才能夠進行成批的下料，全面進行施工。

結語

隨著現在人口數量的不斷增多以及商業模式的改變，高層建筑在人們日常生活中顯得越來越重要。越來越多的高層建筑出現在了人們的生活工作當中，本文主要就帶預應力混凝土桁架轉換層的高層建筑結構設計進行了一定的分析，并且提出了一定的施工建議。

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