淺談高層建筑轉角窗結構設計

于峰

摘 要：隨著經濟建設的速度不斷加快，人口的逐年增長，因此對高層建筑的需求逐年提高，而高層建筑對于轉角窗的要求比較高，為了滿足這一社會需求，施工單位開始加強對轉角窗的設計，筆者用過對高層建筑轉角窗的重要性進行分析，提出提高轉角窗設計結構的幾點措施，僅供參考。

關鍵詞：轉角窗；結構；設計

建筑物的角部結構對于整體建筑來說具有重要的作用，正常情況下都是通過設置剪力墻來保持其安全性，設立剪力墻一般都是在角部構件的內力比較大的情況下，通過轉角窗的設置把內部的墻體取消，然后用角部與梁體進行交叉連接，這種結構方式對于整體建筑的安全性產生非常不利的影響，特別是在發生地震災害時，極大地降低了建筑的抗震能力。

1 轉角窗對結構整體的影響

隨著社會發展速度的不斷加快，人們對居住安全的要求越來越高，而轉角窗對整個建筑的結構來說具有重要的作用，設立轉角窗之后，整體結構的側力剛度和對地震災害的抗擊作用都會產生不同的影響，在個別建筑中在轉角窗的部位沒有設立豎向的構件，因此其結構的可靠性就得不到保障，在轉角窗與上部的梁體交叉連接時，對整體樓板的控制力就會較弱，如果在整個樓體的水平力中心偏離的時候，其結構和鋼架的中心就會發生變化，如果在這個時候整體樓板的扭轉力集中，結構的變形度就會更大，就會因為嚴重的積壓而形成脫落的現象，而且這時由于墻體已經偏離剛心，在不同的兩個方向上都會收到較大的扭轉力的影響，這對于整個樓體的設計指標來說有著重要的影響，如果把角部的墻體取消，就會使得整個建筑抗擊地震的能力下降，很容易使平面類型造成不規則的現狀，就會發生整個樓體的水平位移活著是偏離。

大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的1.2倍。對A級高度的高層住宅結構，規范規定上述位移比不應超過1.5。在周期比方面，規范規定Tt/TIA級高度高層建筑不應大于0.9，B級高度建筑不應大于0.85。如果結構不滿足上述兩個指標要求，應采取有效措施增強結構扭轉剛度。一般來說，洞口附近應避免采用短肢剪力墻和單片剪力墻，宜采用“T”、“L”型等截面形狀的墻體，且墻厚宜適當加大，角窗洞邊的暗柱宜按約束邊緣構件設計，其截面尺寸宜適當加大，配筋宜適當加強。

在建筑行業施工的過程中，通過設立轉角窗的結構使得整體外墻的內力加大，尤其是在連梁的洞口處，這時就必須要通過選擇抗扭的鋼筋來轉變這種現象，而對于墻體開洞的剪力墻結構，其跨度和截面的高度對整體構件都會產生較大的影響，這也是施工過程中不容忽視的部分，所以要盡可能的把連梁洞的跨高比調整到最佳位置，使得設計更趨于合理，以免一些安全隱患的發生。

2 轉角窗上過梁的設計方法及構造措施

在對轉角窗的設計結構進行分析的過程中，一般都是按照相關部門編制的專業計算機軟件進行計算，特別是在對落地窗的設計上，如果按照普通的開洞方法，就會先通過在平面的周圍布置墻體，選擇開洞的部位是在墻體的拐角處，將過梁的處理方法用在連梁的身上，在使用這種方法時，看著是通過嚴格的計算進行的，但實際上，恰恰忽視了結構自身的特點，盲目的照抄照搬，由于過梁自身就有一個短肢的剪力墻結構，在平面模型上根本得不到顯示，所以在設計的過程中如果不注意觀察，就會把一個重要的細節忽視掉，對整體的結構就會產生不利的影響。

而這種現象恰恰與實際情況不吻合，特別是構件本身的體積過小，通過外界壓力的影響，就會使得整體的計算造成不準確的后果，所以在施工的過程中一定要注意避免這種現象的發生，從建筑的整體性考慮，在使用轉角窗結構時其連梁的機構必須要以普通的框架結構為標準，其高度要按照實際的施工需求進行調整，在計算轉角梁的角度時，其轉角的幅度系數和扭折系數都不可以出現折減稀系數，在設計角窗的簡圖時，要先把一端固定，然后另一端采用簡支的方法，如果按照設計要求來說，對過梁的設計要根據電算的結果作出適當的調整，要以實際的施工需要為準則，在電算的基礎上再通過手算進行復核，以保證在計算過程的準確無誤，在進行復核的過程中要注意，必須考慮到在地震的作用下過梁的簡支作用，以最大限度的建筑受到的損害。

因此，固端彎矩可取1/2qI2。同理，跨中彎矩是查計算表按9/128qI2彈性計算，習慣上也近似取1/11qI2這不是簡單的簡化，而是過梁在實際工作時內部可能存在調幅，致使固端彎矩有部分向跨中轉移，從而加大了跨中彎矩。同時，適當加強梁底配筋，可有效防止撓度過大的超限。一般構造上不應小于220。其次，還有一個必須注意的問題是：設置了轉角窗后，對結構角部承載能力做了較大的削弱，過梁不但承受墻、窗的豎向荷載，還要肩負另一重任：（1）承受垂直方向過梁對本梁產生的扭矩；（2）抵抗因結構平面周邊扭轉應力對過梁產生的側向彎矩；（3）抵抗因室內外溫差引起的側向溫度應力產生的彎拒。因此，過梁兩側配置足夠的構造腰筋是相當必要的。一般鋼筋直徑同墻體水平筋，構造鋼筋配筋量按下式計算：As=0.2bhw（式中b，hw為梁的截面寬度與腹板高度）。轉角梁不同于一般梁，也不同于剪力墻之間的連梁，它是一根整體折梁。當轉角兩端梁長相等時，該梁具有較多的懸臂梁工作性質，當梁長相差較大時，較短梁的梁端將在一定程度上對較長梁起著彈性支承的作用。在配筋方面，梁的主要鋼筋最小值（上部縱向受力鋼筋）不宜按一般梁考慮（取0.2和45ft/fy中的較大值），而宜根據不同的抗震等級及混凝強度等級參考框架梁支座配筋率確定。轉角梁上筋宜為一根帶90度彎角的L形鋼筋，兩端錨入墻內長度LaE如在相交點處斷開由兩根鋼筋連接組成，則宜采用機械連接或焊接連接。

3 與轉角窗相連剪力墻暗柱的設計方法及構造措施

轉角窗相連處的剪力墻，其墻肢內端暗柱在首層柱根部彎矩會很大，這是由于挑梁根部彎矩層層疊加下傳至首層暗柱根部時累計的結果。此時，暗柱長度不能再按1.5-2倍墻厚取值?？梢园呀谴疤幍膲χ傧鬄槠胀ㄖ榱说挚购艽蟮母繌澗?，必須把柱內受拉鋼筋配置在較大范圍之內。這個范圍就是此時剪力墻墻肢內暗柱的長度范圍，一般構造上取600mm。另外，如果與角窗相連的墻肢寬度過短時，可能會出現抗彎不足的情況，此時應該通過增加墻厚，加大不利墻肢斷面的辦法，加強墻肢的抗彎能力。

4 轉角窗處板內暗拉梁的設計方法及構造措施

轉角窗處樓板處于房屋外角邊緣，其外角邊界是由梁支承而不是墻支承，且扭轉剛度較差。故在墻肢端點處宜設置與樓板等厚度的暗梁，梁寬0.5-1.0m。暗梁的配筋宜上下相同，配筋率不宜低于0.2和45ft/fy中的較大值，并宜配置箍筋，宜不小于6-18@200-250mm，如樓板厚度不夠150mm，沒有條件在板內設置暗梁時，應沿斜向配置66（600寬范圍內）下部鋼筋，均錨入角窗相連墻端暗柱內，近似等代拉梁。轉角窗處樓板厚度應按房間四邊尺寸大小經計算確定，宜適當加厚（在140-150mm之間）。樓板配筋也應適當加強，宜采用雙層雙向12@150-14@150，并宜直通伸入相鄰房間板內適當長度，板的配筋率不宜小于0.25%～0.3%。

結束語

隨著建筑行業的不斷發展，對建筑的安全性要求逐漸提高，特別是在高層建筑的轉角窗結構設計中，因為其結構對于整體建筑抗擊地震的能力產生重要的影響，在施工的過程中，必須保證設計結構的準確無誤，最大限度的提高整體建筑結構的安全，促進建筑行業更好的發展。■

參考文獻

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