梁炯丰， 易萍华， 李爱飞

(东华理工大学建筑工程学院，江西抚州 344000)

拱式转换层板厚对结构受力性能的影响

梁炯丰， 易萍华， 李爱飞

(东华理工大学建筑工程学院，江西抚州 344000)

通过分析指出了拱式转换层板厚对结构受力性能的影响。结果表明，上、下弦杆的最大弯距和最大剪力随着上层转换层板厚的增大而增大;随着下层转换层板厚的增大，上弦杆的最大弯距和最大剪力明显增大，而下弦杆的最大弯距和最大剪力不断减小;随着上、下层转换层板厚的增大，斜腹杆的最大轴力不断增加;竖腹杆的最大轴力随着上层转换层板厚的增大而增加，随着下层转换层板厚的增大而减小。

拱;转换层;性能;影响

梁炯丰，易萍华，李爱飞.2012.拱式转换层板厚对结构受力性能的影响［J］.东华理工大学学报:自然科学版，35(2):189-192.

Liang Jiong-feng，Yi Ping-hua，Li Ai-fei.2012.Effect of the plate thickness of arch transfer floor on structure behavior［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，35(2):189-192.

近年来，高层建筑正向体型复杂、功能多样的综合性发展。在建筑结构中，要实现建筑使用功能的多样性，经济有效的方法之一就是采用转换层结构。由于转换层承托着上部建筑巨大的竖向荷载，又处于内力状态与边界条件都极复杂的高层建筑底部，是整个结构的关键受力部位，在整个结构中起“承上启下”的作用。因此，转换层的设计就显得尤其重要。而拱式转换层结构是针对常用转换层结构(梁式、桁架式、板式和箱型)的优缺点，提出的一种新型转换层结构形式(张敏，2008;梁炯丰，2007;梁炯丰等，2007)，其结构形式见图1。

图1 拱式转换层结构形式Fig.1 The structure of arch transfer floor

1 上、下转换层板厚对拱式转换层受力性能的影响

1.1 上层转换层板厚对拱式转换层受力性能的影响

某大型建筑结构共12层，总高38 m，转换层位于第2层，转换层上部为框架结构，层高3 m，转换层上部框架梁 0.3 m ×0.6 m，框架柱 0.6 m ×0.6 m，混凝土强度等级C40;转换层上弦杆0.6 m×1.7 m，下弦杆0.6 m ×1.3 m，斜腹杆0.6 m ×1.0 m，竖腹杆0.6 m ×0.6 m，下部框架柱截 1.2 m ×1.2 m，混凝土强度等级C50，均布竖向荷载为q=7 kN/m2，考虑上层转换层板厚A1～A4四种方案，分别为180，200，250，300 mm，下层转换层板厚为 200 mm，则上、下转换层板厚比 δ 分别为 0.9，1，1.25，1.5，利用ANSYS建立的有限元计算模型如图2所示。δ与上、下转换层板厚的对应关系如表1所示。

表1 δ与板厚对应关系Table 1 Relation between plate thickness and δ

采用ANSYS10.0通用有限元软件分析，得到计算结果如下:

图2 有限元计算模型Fig.2 Computational model of finite element

(1)图3，4，5表明，随着上层转换层板厚的增大，上弦杆的最大弯距和最大剪力明显增大，上弦杆的轴力随着上层转换层板厚的增大而不断减小。

(2)随着上层转换层板厚的增大，下弦杆的最大弯距、最大剪力明显增大，而最大轴力也随着上层转换层板厚的增大而增大。

(3)随着上层转换层板厚的增大，下弦杆最大弯距的增大速率大于上弦杆的最大弯距的增大速率;上下弦杆最大剪力呈相同的增加速率。

图3 弦杆最大弯距与δ关系曲线Fig.3 Relation between the maximal bending moment of chord and δ

图6 表明，随着上层转换层板厚的增大，斜腹杆的最大轴力不断增加。

图7表明，竖腹杆的最大轴力随着上层转换层板厚的增大而增加。

1.2 下层转换层板厚对拱式转换层受力性能的影响

为了研究下层转换层板厚对该新型转换层结构受力性能的影响，在上述分析算例中，取上层转换层板厚为200 mm，下层转换层板厚B1～B4四种方案，分别为 180，200，250，300 mm，则上、下转换层板厚比 δ 分别为 1.11，1，0.8，0.67，其它参数同前述算例。δ与上、下转换层板厚的对应关系如表2所示。

表2 δ与板厚对应关系Table 2 Relation between plate thickness and δ

(1)由图8，9，10可知，随着下层转换层板厚的增大，上弦杆的最大弯距和最大剪力明显增大，上弦杆的轴力随着下层转换层板厚的增大而不断增大。

(2)随着下层转换层板厚的增大，下弦杆的最大弯距、最大剪力、最大轴力不断减小。

随着下层转换层板厚的增大，斜腹杆的最大轴力不断增加(图11)。

图11 斜腹杆最大轴力与δ关系曲线Fig.11 Relation between the maximal axial force of diagonal web member and δ

3 结论

(1)随着上、下层转换层板厚的增大，上弦杆的最大弯距和最大剪力明显增大，而最大轴力则随着上层转换层板厚的增大而不断减小，随着下层转换层板厚的增大而增大。

(2)随着上层转换层板厚的增大，下弦杆的最大弯距、最大剪力、最大轴力明显增大，而随着下层转换层板厚的增大，下弦杆的最大弯距、最大剪力、最大轴力不断减小。

(3)随着上、下层转换层板厚的增大，斜腹杆的

竖腹杆的最大轴力随着下层转换层板厚的增大而减小(图12)。最大轴力不断增加。

图12 竖腹杆最大轴力与δ关系曲线Fig.12 Relation between the maximal axial force of vertical web member and δ

(4)竖腹杆的最大轴力随着上层转换层板厚的增大而增加，随着下层转换层板厚的增大而减小。

张敏，梁炯丰.2008.拱式转换层结构竖向受力分析［J］.工业建筑，(5):46-49.

梁炯丰.2007.拱式转换层结构弹性性能研究［D］.南昌:华东交通大学硕士学位.

梁炯丰，张敏.2007.拱式转换层上、下部刚度比对结构多遇地震反应的影响分析［J］.特种结构，24(2):65-69.

Effect of the Plate Thickness of Arch Transfer Floor on Structure Behavior

LIANG Jiong-feng， YI Ping-hua， LI Ai-fei
(Faculty of Civil and Environment Engineering，East China Institute of Technology，Fuzhou，JX 344000，China)

The influence of plate thickness of arch transfer floor on structure behavior is analyzed.Results show that the maximum bending moment and shearing force of spandrel chord can increase with increase of upper plate thickness.With the enlargement of lower plate thickness，the maximum bending moment and shearing force of upper chord increase obviously，whereas lower one changes smaller.The maximal axial force of diagonal web member changes greater with increase of upper and lower transfer floor thickness.The maximal axial force of vertical web member shows accordance increase with thickness of upper transfer floor.However，it presents a decrease with increase of lower floor.

arch;transfer floor;behavior;effecit

TU973+.31

A

1674-3504(2012)02-189-04

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.02.016

2011-03-22 责任编辑:吴信民

江西省自然科学基金资助项目(2007GZC0841);江西省教育厅科研项目(2006308);东华理工大学校长基金科研项目(DHXK0828)

梁炯丰(1980—)，男，讲师，硕士，主要从事结构工程的研究。