內容簡介
《高層建築轉換層結構設計與施工(第2版)》按照我國最新規範《高層建築混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2010),《混凝土結構設計規範》(GB 50010—2010),《建築抗震設計規範》(GB 50011—2010)和《混凝土結構工程施工規範》(GB 50666—2011),係統而完整地闡述瞭高層建築轉換層結構設計和施工。內容包括:帶轉換層高層建築結構的概念設計、帶托牆轉換粱高層建築結構設計、帶托柱轉換層高層建築結構設計、深受彎構件設計、帶桁架轉換層高層建築結構設計、帶厚闆轉換層高層建築結構設計、帶箱形轉換層高層建築結掏設計、搭接柱轉換結構設計、斜撐(柱)轉換結構設計、其他轉換結構設計、預應力混凝土轉換層結構設計、巨型框架結構設計、錯列桁架結構設計、錯列牆梁結構設計、錯列剪力牆結構設計、帶轉換層高層建築結構的動力分析、帶轉換層高層建築結構基於性能的抗震設計、高層建築轉換層結構的施工等。
《高層建築轉換層結構設計與施工(第2版)》讀者對象:土木工程專業本科生、研究生、教師及工程技術人員等。
內頁插圖
目錄
0 緒論
0.1 轉換層結構的定義
0.2 轉換層的功能及其分類
0.2.1 結構轉換層的建築功能
0.2.2 結構轉換層的分類
0.3 轉換層結構的研究現狀和發展趨勢
0.3.1 轉換層結構的研究現狀
0.3.2 轉換層結構的發展趨勢
參考文獻
1 帶轉換層高層建築結構的概念設計
1.1 轉換結構的主要結構形式
1.1.1 托牆轉換和托柱轉換
1.1.2 搭接柱轉換和斜撐(柱)轉換
1.1.3 整體轉換和局部轉換
1.1.4 轉換結構的主要形式
1.2 帶轉換層高層建築結構布置
1.2.1 底部轉換層的設置高度
1.2.2 轉換層上、下剛度突變的控製
1.2.3 轉換構件的布置
1.2.4 剪力牆、簡體和框支柱的布置
1.3 帶轉換層高層建築結構抗震設計的一般規定
1.3.1 抗震等級
1.3.2 抗震概念設計的原則
1.3.3 一般構造規定
參考文獻
2 帶托牆轉換梁高層建築結構設計
2.1 概述
2.2 部分框支剪力牆結構的計算
2.2.1 水平力在各片剪力牆之間的分配
2.2.2 框支剪力牆的受力特點
2.2.3 托牆轉換梁的內力計算
2.2.4 托牆轉換梁截麵設計方法
2.2.5 托牆轉換梁截麵設計方法的選擇
2.3 部分框支剪力牆結構的設計與構造要求
2.3.1 適用範圍
2.3.2 結構布置
2.3.3 轉換構件的內力調整
2.3.4 轉換層樓闆
2.3.5 轉換梁
2.3.6 轉換柱
2.3.7 框支梁上部剪力牆、簡體
2.3.8 落地剪力牆、簡體
2.4 工程實例
2.4.1 珠海天朗海峰國際中心
2.4.2 世茂湖濱花園三號樓
參考文獻
3 帶托柱轉換層高層建築結構設計
3.1 受力特點及適用範圍
3.1.1 托柱轉換結構的受力特徵
3.1.2 適用範圍
3.2 結構布置
3.2.1 平麵布置
3.2.2 竪嚮布置
3.3 計算要點
3.3.1 內力及位移計算
3.3.2 內力調整
3.3.3 構件的配筋計算
3.4 構造要求
3.4.1 一般要求
3.4.2 轉換梁開洞構造要求
3.5 工程實例
3.5.1 北京銀泰中心
3.5.2 蘇州工業園區國際大廈
3.5.3 南京狀元樓酒店
參考文獻
4 深受彎構件設計
4.1 概述
4.2 深受彎構件的內力分析方法
4.3 深受彎構件的截麵設計
4.3.1 截麵尺寸
4.3.2 承載力計算
4.4 深受彎構件的構造要求
4.4.1 一般要求
4.4.2 間接加載深梁
4.4.3 間接支承深梁
4.4.4 短梁設計
4.5 空間鋼構架混凝土深梁的試驗研究
4.5.1 試驗概況
4.5.2 試驗現象
4.5.3 試驗結果及分析
4.5.4 設計和構造要求
4.5.5 主要結論
參考文獻
5 帶桁架轉換層高層建築結構設計
5.1 轉換桁架結構形式和受力特徵
5.1.1 轉換桁架結構形式
5.1.2 轉換桁架的受力特徵
5.1.3 轉換桁架適用範圍
5.1.4 轉換桁架結構布置
5.2 帶桁架轉換層結構的振動颱試驗研究
5.2.1 試驗概況
5.2.2 試驗現象
5.2.3 試驗結果及分析
5.2.4 主要結論
5.3 帶桁架轉換層結構的擬靜力試驗研究
5.3.1 試驗概況
5.3.2 試件受力全過程描述
5.3.3 滯迴麯綫和骨架麯綫
5.3.4 延性係數
5.3.5 主要結論
5.4 帶桁架轉換層結構的靜力試驗研究
5.4.1 預應力混凝土疊層桁架轉換構件設計原則
5.4.2 試驗概況
5.4.3 試驗結果及分析
5.4.4 主要結論
5.5 結構設計與構造要求
5.5.1 結構設計原則
5.5.2 結構計算方法
5.5.3 斜杆桁架設計
5.5.4 空腹桁架設計
5.5.5 轉換桁架鄰近構件的設計
5.6 工程實例
5.6.1 南京新世紀廣場大廈
5.6.2 上海裕年國際商務大廈
參考文獻
6 帶厚闆轉換高層建築結構設計
7 帶箱形轉換高層建築結構設計
8 搭接柱轉換結構設計
9 斜撐(柱)轉換結構設計
10 其他轉換結構設計
11 預應力混凝土轉換層結構設計
12 巨型框架結構設計
13 錯列桁架結構設計
14 錯列牆梁結構設計
15 錯列剪力牆結構設計
16 帶轉換層高層建築結構的動力分析
17 帶轉換層高層建築結構基於性能的抗震設計
18 高層建築轉換層結構的施工
附錄一 帶轉換層高層建築結構工程實例
附錄二 框支剪力牆內力係數錶
前言/序言
現代高層建築安全與效率的基石——《高層建築轉換層結構設計與施工》(第2版) 隨著城市化進程的不斷加速,高層建築已成為現代都市天際綫不可或缺的組成部分。它們不僅是居住、辦公、商業等功能的載體,更是城市經濟發展和科技進步的象徵。然而,高層建築的建造並非易事,其結構設計的復雜性、施工的技術要求以及安全性的保障,都需要高度的專業知識和精湛的實踐經驗。在眾多高層建築結構的關鍵技術中,轉換層無疑扮演著至關重要的角色。它如同高層建築的“關節”,在不同功能區、不同荷載傳遞路徑的交匯點上,承擔著復雜的受力轉換,對整個建築物的安全、穩定和經濟性具有決定性的影響。 《高層建築轉換層結構設計與施工》(第2版)正是一部深度聚焦於這一核心技術領域的權威著作。本書在第一版成功的基礎上,緊密結閤近年來高層建築技術發展的最新動態、工程實踐中的典型問題以及科研領域的最新成果,對轉換層結構的設計理念、計算方法、構造措施、施工技術以及質量控製等進行瞭全麵、係統和深入的梳理與闡述。本書旨在為廣大結構工程師、項目管理人員、施工技術人員以及相關專業的學生提供一份詳實、實用且具有前瞻性的技術指導。 第一部分:理論基礎與設計原則 本書的開篇,係統性地迴顧瞭高層建築結構體係的演進及其發展趨勢,為讀者構建瞭宏觀的認知框架。在此基礎上,深入剖析瞭轉換層在整個高層建築結構係統中的地位和作用,闡明瞭其在荷載傳遞、變形協調、抗震抗風等方麵的關鍵功能。 接著,本書詳細闡述瞭高層建築轉換層設計的理論基礎。這包括: 材料力學與結構力學的相關原理: 重點在於理解應力、應變、剛度、塑性變形等概念在高層建築構件受力分析中的應用。 荷載的分析與組閤: 詳細介紹恒荷載、活荷載、風荷載、地震荷載等各種荷載的取值原則、計算方法以及在不同工況下的組閤方式,並特彆強調轉換層在承受和傳遞復雜荷載組閤時的特殊性。 結構動力學基礎: 探討高層建築在風振和地震作用下的動力響應,以及轉換層如何通過自身剛度和延性來影響和控製結構的整體振動特性。 彈性力學與塑性力學在轉換層分析中的應用: 介紹如何運用這些理論工具來精確分析轉換層內復雜的應力分布和變形規律。 在理論基礎之上,本書係統地歸納和總結瞭高層建築轉換層設計的核心原則: 安全性原則: 這是結構設計的首要原則。書中詳細闡述瞭如何通過嚴謹的計算和閤理的構造,確保轉換層在正常使用和各種不利工況下均能滿足強度、剛度和穩定性的要求,特彆是要充分考慮不同荷載組閤下的最不利情況。 適用性原則: 轉換層的設計需要與上部及下部結構的體係相適應,保證荷載能夠順暢、連續地傳遞,避免齣現應力集中和局部過載。書中會通過大量的實例說明如何根據建築功能、層數、柱網布置等因素,選擇最閤適的轉換層形式。 經濟性原則: 在滿足安全性和適用性的前提下,應力求設計方案的經濟閤理性,減少材料浪費,降低施工難度,從而控製工程總造價。本書會探討如何通過優化設計,實現材料的有效利用和結構的輕量化。 可施工性原則: 轉換層的復雜性往往意味著施工的難度和精度要求更高。本書會強調在設計階段就充分考慮施工的可行性,選擇便於施工的構造形式和材料。 耐久性與抗震性原則: 尤其在高層建築中,結構體係的長期穩定性和抗震性能至關重要。本書會詳細介紹轉換層在承受反復荷載作用下的耐久性錶現,以及在地震作用下如何通過閤理的延性設計來提高結構的抗震能力。 第二部分:轉換層結構的形式與設計計算 本書的第二部分是本書的核心和重點,詳細介紹瞭各類高層建築轉換層結構的類型,並提供瞭詳細的設計計算方法。 轉換層結構的主要形式: 梁式轉換層: 這是最常見的形式之一,通過設置大截麵、高跨比的轉換梁來實現荷載的傳遞。書中會詳細分析不同跨度、不同荷載下的轉換梁設計要點,包括受力特性、配筋構造、連接節點等。 闆式轉換層: 當柱網密集或荷載較大時,闆式轉換層能夠更有效地分散荷載。本書會深入探討厚闆、帶肋闆等不同闆式轉換層的適用條件、設計方法以及與樓闆、牆體等構件的連接方式。 箱型或筒體式轉換層: 在大型公共建築或對空間有特殊要求的建築中,常采用箱型或筒體式轉換層來承載巨大的荷載。書中會分析這類結構的受力機理,並介紹其設計計算的重點難點。 組閤式轉換層: 結閤梁、闆、牆等多種構件的優點,形成更具適應性和經濟性的組閤式轉換層。本書會介紹各種組閤方式的設計策略。 斜嚮轉換結構: 適用於特殊建築造型或結構布置的轉換層,例如斜柱、斜梁等。書中會介紹這類結構的設計思路和計算方法。 設計計算的深入闡述: 荷載分析與傳遞路徑確定: 強調如何精準地識彆和追蹤上部荷載在轉換層內的傳遞路徑,是進行準確計算的前提。 內力計算方法: 經典理論方法: 如有限條法、有限闆法等,適用於規則構件的分析。 數值計算方法: 重點介紹有限元分析(FEA)在高層建築轉換層設計中的應用。本書會指導讀者如何建立精確的模型,設置閤理的邊界條件和荷載,並解讀分析結果,發現潛在問題。 簡化計算方法: 針對一些簡單形式的轉換層,提供快速、有效的簡化計算方法,方便初步設計和快速驗算。 截麵設計與配筋: 梁式轉換層: 詳細講解受彎、受剪、受扭的配筋設計原則,以及加密區、錨固區等構造要求。 闆式轉換層: 介紹雙嚮闆、單嚮闆以及各種加強措施的配筋方法。 牆式及筒體式轉換層: 闡述竪嚮和水平方嚮的配筋設計,以及與樓闆、基礎的連接構造。 變形控製與裂縫寬度驗算: 高層建築對變形控製要求極高,本書會詳細介紹如何計算和控製轉換層的撓度,並進行裂縫寬度驗算,確保結構的正常使用和美觀。 構造措施設計: 除瞭計算,構造措施同樣重要。書中會詳細闡述如何在節點處、連接處、邊緣處采取加強措施,例如設置翼緣、加腋、加強箍筋等,以提高結構的承載能力和整體性。 鋼筋混凝土、鋼結構及鋼-混凝土組閤結構轉換層的設計特點: 分彆探討不同材料體係在轉換層設計中的優勢、劣勢及相應的技術要點。 第三部分:施工技術與質量控製 轉換層的施工往往是高層建築施工中的難點和重點,稍有不慎就可能帶來嚴重的安全隱患。本書的第三部分聚焦於此,提供瞭詳實的施工指導和質量控製要點。 施工技術要點: 支模與鋼筋工程: 詳細介紹轉換層大體積混凝土支模的工藝要求,包括模闆的穩定性、整體性、尺寸精度等。對於鋼筋工程,強調鋼筋的綁紮、焊接、保護層厚度等關鍵環節的控製。 混凝土澆築與養護: 闡述大體積混凝土澆築的溫度控製、分層澆築、振搗密實等技術要點,以及不同季節的養護方法,以防止裂縫的産生。 後澆帶、施工縫的處理: 詳細介紹後澆帶的設置原則、施工工藝以及如何與主體結構進行可靠連接,保證整體性。 鋼結構與混凝土結構的連接技術: 針對鋼-混凝土組閤轉換層,重點介紹錨固、焊接、螺栓連接等工藝,確保連接的可靠性。 特殊構件的安裝技術: 如大截麵轉換梁、鋼梁等,介紹其吊裝、就位、固定等工藝流程。 施工過程中的監測與預警: 強調在關鍵施工階段,如混凝土澆築、模闆拆除等,進行沉降、位移、應力等監測,並建立預警機製。 質量控製與驗收: 原材料的檢驗: 詳細說明對鋼筋、水泥、砂石、外加劑等原材料的質量要求和檢驗方法。 施工過程中的質量檢查: 貫穿於每一個施工環節,包括鋼筋位置、混凝土標號、模闆尺寸、構件尺寸等,並建立詳細的檢查記錄。 實體質量檢測: 采用無損檢測(如超聲波、迴彈儀)、抽樣檢測(如混凝土強度試塊)等方法,對轉換層的實體質量進行評估。 關鍵部位的驗收: 重點關注轉換層與上下部結構的連接節點、配筋密集區域、荷載傳遞集中的區域等,進行嚴格的驗收。 竣工驗收與資料整理: 強調竣工驗收的程序和要求,以及工程資料的完整性、規範性。 第四部分:案例分析與發展趨勢 為瞭讓讀者更直觀地理解理論知識和設計方法,本書在第四部分精選瞭多個不同類型、不同規模的高層建築轉換層工程案例,進行瞭深入的剖析。這些案例涵蓋瞭從設計理念、計算過程、構造措施到施工技術的全過程,著重分析瞭在實際工程中遇到的典型問題、解決方案以及技術創新。通過這些鮮活的實例,讀者能夠更深刻地體會到轉換層設計與施工的復雜性和挑戰性,並從中學習到寶貴的經驗。 此外,本書還對高層建築轉換層結構設計與施工的未來發展趨勢進行瞭展望,包括: 智能化設計與BIM技術的應用: 探討如何利用BIM技術實現轉換層設計的參數化、可視化和協同化,提高設計效率和準確性。 新型材料與結構體係的應用: 介紹高性能混凝土、高強度鋼材、復閤材料等在新式轉換層結構中的應用前景。 綠色建築理念下的轉換層設計: 探討如何在滿足功能需求的同時,降低能耗、減少汙染,實現可持續發展。 抗震減隔震技術的進一步融閤: 探討如何將先進的隔震、減震技術與轉換層結構相結閤,提升建築的整體抗震性能。 總結 《高層建築轉換層結構設計與施工》(第2版)不僅是一本知識的匯集,更是一本實踐的指南。它以嚴謹的科學態度、詳實的理論推導、豐富的工程經驗以及前瞻性的發展視野,為讀者提供瞭一個全麵、深入的平颱,以應對高層建築轉換層設計與施工所麵臨的各種挑戰。無論您是經驗豐富的老工程師,還是初齣茅廬的新秀,亦或是相關專業的學生,本書都將是您在高層建築結構設計與施工領域不可或缺的參考書,助您在復雜多變的工程實踐中,構築齣更安全、更高效、更具時代精神的現代高層建築。
對於從事結構設計工作超過十年的同行來說,我們更看重的是經驗的沉澱和對疑難雜癥的解決方案。這本書恰恰在這方麵做得非常齣色。它並沒有迴避那些結構設計中最容易齣問題的“灰色地帶”。比如,在處理轉換層與周邊剪力牆連接節點時,如何精確計算和分配拉結力的問題,書中給齣瞭好幾種基於不同簡化假設的計算流程,並討論瞭每種方法的適用範圍和精度差異。這不僅僅是教你怎麼算,更重要的是告訴你“為什麼這麼算”以及“在什麼情況下要避免這種算法”。這種深層次的邏輯剖析,對於我們這些需要獨立承擔項目風險的專業人士來說,是極其寶貴的財富。它幫助我校對瞭以往一些模糊的認知,並在實際工作中敢於采納更精細化的設計策略,而不是一味地套用經驗公式。這本書的深度,足以挑戰經驗豐富的工程師的知識儲備。