浅谈高层建筑转角窗结构设计
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摘 要：随着经济建设的速度不断加快，人口的逐年增长，因此对高层建筑的需求逐年提高，而高层建筑对于转角窗的要求比较高，为了满足这一社会需求，施工单位开始加强对转角窗的设计，笔者用过对高层建筑转角窗的重要性进行分析，提出提高转角窗设计结构的几点措施，仅供参考。
关键词：转角窗；结构；设计
建筑物的角部结构对于整体建筑来说具有重要的作用，正常情况下都是通过设置剪力墙来保持其安全性，设立剪力墙一般都是在角部构件的内力比较大的情况下，通过转角窗的设置把内部的墙体取消，然后用角部与梁体进行交叉连接，这种结构方式对于整体建筑的安全性产生非常不利的影响，特别是在发生地震灾害时，极大地降低了建筑的抗震能力。
1 转角窗对结构整体的影响
随着社会发展速度的不断加快，人们对居住安全的要求越来越高，而转角窗对整个建筑的结构来说具有重要的作用，设立转角窗之后，整体结构的侧力刚度和对地震灾害的抗击作用都会产生不同的影响，在个别建筑中在转角窗的部位没有设立竖向的构件，因此其结构的可靠性就得不到保障，在转角窗与上部的梁体交叉连接时，对整体楼板的控制力就会较弱，如果在整个楼体的水平力中心偏离的时候，其结构和钢架的中心就会发生变化，如果在这个时候整体楼板的扭转力集中，结构的变形度就会更大，就会因为严重的积压而形成脱落的现象，而且这时由于墙体已经偏离刚心，在不同的两个方向上都会收到较大的扭转力的影响，这对于整个楼体的设计指标来说有着重要的影响，如果把角部的墙体取消，就会使得整个建筑抗击地震的能力下降，很容易使平面类型造成不规则的现状，就会发生整个楼体的水平位移活着是偏离。
大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍。对A级高度的高层住宅结构，规范规定上述位移比不应超过1.5。在周期比方面，规范规定Tt/TIA级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度建筑不应大于0.85。如果结构不满足上述两个指标要求，应采取有效措施增强结构扭转刚度。一般来说，洞口附近应避免采用短肢剪力墙和单片剪力墙，宜采用“T”、“L”型等截面形状的墙体，且墙厚宜适当加大，角窗洞边的暗柱宜按约束边缘构件设计，其截面尺寸宜适当加大，配筋宜适当加强。
在建筑行业施工的过程中，通过设立转角窗的结构使得整体外墙的内力加大，尤其是在连梁的洞口处，这时就必须要通过选择抗扭的钢筋来转变这种现象，而对于墙体开洞的剪力墙结构，其跨度和截面的高度对整体构件都会产生较大的影响，这也是施工过程中不容忽视的部分，所以要尽可能的把连梁洞的跨高比调整到最佳位置，使得设计更趋于合理，以免一些安全隐患的发生。
2 转角窗上过梁的设计方法及构造措施
在对转角窗的设计结构进行分析的过程中，一般都是按照相关部门编制的专业计算机软件进行计算，特别是在对落地窗的设计上，如果按照普通的开洞方法，就会先通过在平面的周围布置墙体，选择开洞的部位是在墙体的拐角处，将过梁的处理方法用在连梁的身上，在使用这种方法时，看着是通过严格的计算进行的，但实际上，恰恰忽视了结构自身的特点，盲目的照抄照搬，由于过梁自身就有一个短肢的剪力墙结构，在平面模型上根本得不到显示，所以在设计的过程中如果不注意观察，就会把一个重要的细节忽视掉，对整体的结构就会产生不利的影响。
而这种现象恰恰与实际情况不吻合，特别是构件本身的体积过小，通过外界压力的影响，就会使得整体的计算造成不准确的后果，所以在施工的过程中一定要注意避免这种现象的发生，从建筑的整体性考虑，在使用转角窗结构时其连梁的机构必须要以普通的框架结构为标准，其高度要按照实际的施工需求进行调整，在计算转角梁的角度时，其转角的幅度系数和扭折系数都不可以出现折减稀系数，在设计角窗的简图时，要先把一端固定，然后另一端采用简支的方法，如果按照设计要求来说，对过梁的设计要根据电算的结果作出适当的调整，要以实际的施工需要为准则，在电算的基础上再通过手算进行复核，以保证在计算过程的准确无误，在进行复核的过程中要注意，必须考虑到在地震的作用下过梁的简支作用，以最大限度的建筑受到的损害。
因此，固端弯矩可取1/2qI2。同理，跨中弯矩是查计算表按9/128qI2弹性计算，习惯上也近似取1/11qI2这不是简单的简化，而是过梁在实际工作时内部可能存在调幅，致使固端弯矩有部分向跨中转移，从而加大了跨中弯矩。同时，适当加强梁底配筋，可有效防止挠度过大的超限。一般构造上不应小于220。其次，还有一个必须注意的问题是：设置了转角窗后，对结构角部承载能力做了较大的削弱，过梁不但承受墙、窗的竖向荷载，还要肩负另一重任：（1）承受垂直方向过梁对本梁产生的扭矩；（2）抵抗因结构平面周边扭转应力对过梁产生的侧向弯矩；（3）抵抗因室内外温差引起的侧向温度应力产生的弯拒。因此，过梁两侧配置足够的构造腰筋是相当必要的。一般钢筋直径同墙体水平筋，构造钢筋配筋量按下式计算：As=0.2bhw（式中b，hw为梁的截面宽度与腹板高度）。转角梁不同于一般梁，也不同于剪力墙之间的连梁，它是一根整体折梁。当转角两端梁长相等时，该梁具有较多的悬臂梁工作性质，当梁长相差较大时，较短梁的梁端将在一定程度上对较长梁起着弹性支承的作用。在配筋方面，梁的主要钢筋最小值（上部纵向受力钢筋）不宜按一般梁考虑（取0.2和45ft/fy中的较大值），而宜根据不同的抗震等级及混凝强度等级参考框架梁支座配筋率确定。转角梁上筋宜为一根带90度弯角的L形钢筋，两端锚入墙内长度LaE如在相交点处断开由两根钢筋连接组成，则宜采用机械连接或焊接连接。
3 与转角窗相连剪力墙暗柱的设计方法及构造措施
转角窗相连处的剪力墙，其墙肢内端暗柱在首层柱根部弯矩会很大，这是由于挑梁根部弯矩层层叠加下传至首层暗柱根部时累计的结果。此时，暗柱长度不能再按1.5-2倍墙厚取值。可以把角窗处的墙肢假象为普通柱。为了抵抗很大的根部弯矩，必须把柱内受拉钢筋配置在较大范围之内。这个范围就是此时剪力墙墙肢内暗柱的长度范围，一般构造上取600mm。另外，如果与角窗相连的墙肢宽度过短时，可能会出现抗弯不足的情况，此时应该通过增加墙厚，加大不利墙肢断面的办法，加强墙肢的抗弯能力。
4 转角窗处板内暗拉梁的设计方法及构造措施
转角窗处楼板处于房屋外角边缘，其外角边界是由梁支承而不是墙支承，且扭转刚度较差。故在墙肢端点处宜设置与楼板等厚度的暗梁，梁宽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中的较大值，并宜配置箍筋，宜不小于6-18@200-250mm，如楼板厚度不够150mm，没有条件在板内设置暗梁时，应沿斜向配置66（600宽范围内）下部钢筋，均锚入角窗相连墙端暗柱内，近似等代拉梁。转角窗处楼板厚度应按房间四边尺寸大小经计算确定，宜适当加厚（在140-150mm之间）。楼板配筋也应适当加强，宜采用双层双向12@150-14@150，并宜直通伸入相邻房间板内适当长度，板的配筋率不宜小于0.25%～0.3%。
结束语
随着建筑行业的不断发展，对建筑的安全性要求逐渐提高，特别是在高层建筑的转角窗结构设计中，因为其结构对于整体建筑抗击地震的能力产生重要的影响，在施工的过程中，必须保证设计结构的准确无误，最大限度的提高整体建筑结构的安全，促进建筑行业更好的发展。■
参考文献
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