桁架转换层结构设计
刍议桁架转换层结构设计
摘要：深入探讨高层建筑转换层结构设计问题，对于促进我国民用高层建筑的发展具有一定的现实意义。本文通过对钢桁架转换层高层建设结构体系的工程实例的分析，从结构选型的确定等方面进行系统的研究，以得到一些对设计有实际指导意义的结论。
关键词：建筑工程；结构设计；转换层构造
中图分类号：tu323.4 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）06-（页码）-页数
1.转换层高层建筑结构的构造要求
转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3 层及 3 层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能
客运中心管桁架的结构设计
第19卷第3期宁波大学学报（理工版）V ol.19 No.3 2006年9月JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) Sept. 2006 文章编号:1001-5132（2006）03-0330-04 客运中心管桁架的结构设计 邬吉吉华1,2，何丽波2，许国平2，周泓2，刘中华3 （1.同济大学土木工程学院，上海 200092；2.宁波市建筑设计研究院科研所，浙江宁波 315012；3.浙江精工钢结构有限 公司，浙江绍兴 312000） 摘要：根据空间有限元建模计算，探讨了多跨的钢管桁架结构体系的天台客运中心候车大厅屋盖的结构布置、计算模型的对比. 分析表明采用倒三角形截面的管桁架在平面外稳定性较弱，在设计中应通过增设横向和纵向支撑来形成几何不变体系，否则应进行平面外的稳定分析. 管桁架的设计计算应考虑与下部结构共同作用，同时应反映施工对结构内力的影响. 管桁架的计算模型中采用刚性节点与弹性节点对内力的影响不大. 关键词：管桁架；结构设计；有限元 中图分类号：TU318+.1文献标识码：A 在大跨空间结构中采用空间管桁架是种合理经济的结构形式. 空间管桁架的自身刚度大，用钢量小，施工方便，可单制作，适用于复杂多变的建筑形式，并具有明快的结构传力方式[1-5]. 天台客运中心是浙南地区重要的交通枢纽，总建筑面积为15000m2. 采用造型新颖的园弧形屋面来寓意天台人民不断开拓进取的时代精神. 主体结构由候车大厅和售票大厅组成，总高度为20.37m. 东西长112.2m. 南北宽48.6m. 其中候车大厅平面尺寸112m×51m，柱距9m，下部结构采用钢筋混凝土现浇框架. 抗震等级为三级屋面为纵向园弧坡面. 工程设计的使用年限为50年. 建筑物重要类别为丙类建筑. 建筑结构的安全等级为二级. 钢结构的耐火等级为二级. 天台抗震设防烈度为6度. 基本风压为0.4kn/m2，雪压为0.5kn/m2. 地面粗糙度为B类，建筑物场地类别三类. 1结构体系布置 经多种方案比较，候车大厅屋面决定采用空间管桁架结构体系. 其承重主要由钢桁架、屋盖支撑体系以及钢檩条组成，如图1和图2所示. 根据建筑柱网布置，钢桁架ZHJ共计12，间距9m，采用三跨连续的倒三角形截面的钢管桁架. 其跨度分别为15m、27m、4.8m，支承于钢筋混凝土柱上，并向两侧各悬挑3m、6m. 倒三角形截面桁架的高和上边宽均为 1.5m. 钢桁架上、下弦杆选用较大外径和壁厚的圆钢管. 从钢管节点的构造来保证弦杆外径大于腹杆外径，弦杆壁厚大于腹杆壁厚. 按等间距 1.5m错位布置上、下弦杆节点来实现弦杆与腹杆以及腹杆轴线间的夹角大于30o. 同时在钢桁架承受较大横向荷载的支座部位纵向和横向进行了加强. 在本工程中上弦杆为2根φ203 收稿日期：2006-03-28. 基金项目：中国博士后科学基金（2005037512）. 作者简介：喆 邬华（1971－），男，上海人，博士后，高级工程师，主要研究方向：大跨钢结构、预应力混凝土结构等. E-mail:wuzhehua@https://www.360docs.net/doc/cb16878297.html,
有关建筑转换层结构设计中的关键性问题综述
有关建筑转换层结构设计中的关键性问题综述 本文首先介绍了建筑转换层的概念与特点，然后探讨了建筑转换层结构设计的原则和分类，最后提出了建筑转换层结构设计中的注意事项，本文提出了自己的一些观点和看法，望能为建筑转换层的结构设计提供参考。 标签建筑设计；转换层；结构设计；注意事项； 一、概念与特点分析研究 转换层是建筑施工领域常见的一种建筑结构，由于建筑物不同层面之间的使用功能和结构存在差异，因此需要通过设置转换层的方式作为过渡，对楼层的上下部的结构与设施进行转换。当前，我国的建筑设计、特别是高层建筑的设计，常常会采用商业功能与住宅功能结合的设计模式，在建筑物下部构建举架较高的大跨度商用建筑空间，而上层则采用更加紧密的设计，体现建筑的居住功能。为了对不同的实用功能和建筑结构进行划分，便需要在建筑内部设置转换层，以调整不同结构之间的受力情况，确保建筑物的使用安全。转换层主要功能包括：对建筑物内部的剪力墙结构或框架—剪力墙体系进行转换，实现剪力墙与框架之间的变换；改变建筑物上下受力柱的分布情况和分布密度；同时转变建筑层的结构形式和结构轴网，形成上下结构的不对齐布置三种。根据建筑物自身的特点和使用功能的需要，合理的选择转换层的设计模式，充分发挥出转换层在建筑领域所发挥的作用，能够进一步提高建筑物的稳定性，延长建筑物的使用寿命，对我国建筑行业的发展有着积极的促进作用。由于转换层的结构需要同时承受上部构造在重力的作用下产生的垂直荷载，以及悬挂下部结构产生的多层荷载，导致转换层结构内部长期存在有较大的内应力。此外，转换层的存在会对建筑物整体的受力状况造成较大的影响，在一程度上降低了建筑物的整体性，这就要求转换层的结构设计不能单纯遵循传统的建筑设计原则，而是要根据建筑物自身的特点进行灵活的设计，以满足转换层对刚度和强度的需求，确保建筑物的使用安全。 二、原则及分类分析研究 1、转换层的设计原则。首先，由于转换层的设置会造成建筑物纵向刚度的突变，使其成为建筑物的薄弱环节，因此，在进行转换层的结构设计时，应当尽可能减少需要结构转换的纵向构件，并相应的增加直接落地的纵向构件数量，从而降低建筑刚性突变的程度，提高结构的抗震能力。其次，当转换层高度较低时，对建筑物重心与受力状况的影响相对较小，建筑物也因此更加稳固。所以，在进行转换层结构设计时，应当尽量降低转换层所处的位置，保证建筑物结构的稳固。最后，转换层的结构设计应当采取强化下部结构，弱化上部结构的设计思路，并选择具有明确传力路径的设计模式，在保证工程质量的前提下，降低转成的施工难度，控制转换成的施工成本，更好的实现建筑物的经济效益社会效益。 2、转换层的结构设计的分类。一是梁式转换结构。梁式转换结构采用剪力墙、框支梁与框支柱相结合的结构布置方式来提高转换层的强度与刚度，具有结
试论高层建筑工程的转换层结构设计
试论高层建筑工程的转换层结构设计 先进科技在建筑领域的应用为现代建筑行业的发展带来了强大的动力，在现代建筑技术的支持下，高层建筑工程的大量建设与实施得以实现，现代高层建筑不仅在高度上较以往有了很大的增加，同时在建筑外观及结构的复杂性上也与以往有了很大的不同，要充分保障高层建筑工程的结构受力的稳定性，保障高层建筑在建设与使用过程中的安全性，加强对转换层设计的研究是十分必要的，本文就将对此展开探讨。 标签：高层建筑工程；转换层；结构设计 现代城市人口增加以及城市功能的日益丰富和完善，对于城市建筑工程的建设也有着更高的需求，一方面，要求城市建筑工程要在有限的开发土地面积上，创造更多的居住、办公、休闲等功能空间，这可以通过高层建筑工程的建设予以满足，同时还要保障建筑工程的质量与可靠性，这就要求针对高层建筑的结构受力特性进行深入研究，并通过对转换层机构的优化设计予以保证。 一、高层建筑工程转换层结构的主要类型 1.梁式转换层 梁式转换层是现代高层建筑中应用非常广泛的一种转换层结构形式，尤其适用于底部大空间的框支剪力墙结构体系的高层建筑结构转换中，此类转换层结构形式的作用原理主要是通过将转换层上部的剪力墙落在框支梁上，而框支梁则是通过稳定的框支柱进行支撑，从而保证整体建筑结构的稳定性，形成较为稳固的转换结构体系，其在实际应用中的主要优势在于设计简单，便于施工操作，结构传力十分明确，且施工成本较低，具有着良好的经济性优势，因而受到许多建筑企业的青睐。 2.箱式转换层 箱式转换层结构形式相对适用范围要小于梁式转换层，其主要应用于转换梁截面超出一定范围，不能够通过一层楼板的设置来满足其需要的刚度要求情况下的转换层构建。为充分保证建筑结构的稳定性，箱式转换层结构形式通常是在转换梁的顶与底分别设置一层楼板，两层楼板和四周围护的墙壁结构之间形成一个箱式的空间，从而使转换层结构的形式整体呈现为箱式结构。这种结构形式在应用中能够有效的保障对转换梁的较强约束力，同时转换梁的刚度也相对较大，从上到下整体结构在传力效果方面相对更为均匀，同时箱式结构中间所形成的空间也可以满足建筑设备层设置的功能需求，具有着良好的应用效果。但相对的，此类转换层结构形式在建设过程中需要在转换梁中进行较多的开洞处理，相对施工操作的复杂性更高，其施工成本也相对较高，经济效益一般。 3.厚板式转换层
管桁架设计总结
主要参考资料：《空间网格结构技术规程》 《荷载规范》尤其是风荷载，雪荷载 《钢结构连接节点设计手册》计算屋盖支座 一、选型：参见《空间网格结构技术规程》第三章3.1到3.5节 其中：网架的高跨比可取1/10—1/18；网架在短向跨度的网格数不宜小于5；确定网格尺寸时，宜使相邻杆件间的夹角大于45度，且不宜小于30°。 二、结构计算 1.《空间网格结构技术规程》4.1.1空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的位 移、内力计算。并应根据具体情况，对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的位移、内力计算。 2.应该考虑荷载： 1）风荷载：注意体形系数的选取。《空间网格结构技术规程》4.1.3对于基本自振周期大于0.25s的空间网格结构，宜进行风振计算。参考《荷载规范》8.4.3 风荷载主要考虑垂直桁架方向，平行桁架方向。 对于风荷载还应该考虑：当风吸力作用于屋盖时，传递到节点荷载上的向上的 合力应小于屋盖自重。 2）雪荷载：雪荷载的主要问题是屋面积雪分布系数参考《荷规》表7.2.1. 3）积水荷载：根据桁架的整体形势，考虑檐口高度以符合积水荷载与雪荷载的大小，并按较大值选取荷载不至于屋面。 4）温度作用：《空间网格结构技术规程》4.2.4中可不考虑温度变化引起的内力条件；若要考虑温度作用，参数考虑《荷规》第九章。 5）地震作用： a).《抗规》10.2节10.2.6下列屋盖结构可不进行地震作用计算，但应符合本节 有关的抗震措施要求： 1.7度时，矢跨比小于5的单向平面桁架和单向立体桁架结构可不进行沿桁架的 水平向以及竖向地震作用计算。 2.7度时，网架结构可不进行地震作用计算。 另参考《空间网格结构技术规程》4.4节 b). 《空间网格结构技术规程》4.4.8 当采用振型分解反应谱法进行空间网格结 构地震效应分析时，对于网架结构宜至少取前10~15个振型，对于网壳结构宜 至少取前25~30个振型，以进行效应组合。 《空间网格结构技术规程》4.4.10 在进行结构地震效应分析时，对于周边落地 的空间网格结构，阻尼比可取0.02,；对设有混凝土结构支撑体系的空间网格结 构，阻尼比可取0.03. 三、模型建立及计算：3D3S 1.当不是采用3D3S的模板建模时（自己手动建模），软件不能自动分辨模型中的“上 弦”、“下弦”、“撑杆”等杆件类型，要用户自己定义，可采用“构件属性”菜单中“定义层面或轴线号”命令定义杆件类型； 2.定义单元计算长度：定义单元时，计算长度取0，程序会自动寻找计算长度。软件 对空间框架结构自动寻找无支撑长度，并按规范自动计算两个方向的计算长度。对普通屋架定义了常见的平面内外计算长度。对平面框架的平面内计算长度（绕3轴）
桁架结构分析
2013-2014年度学生研究计划（SRP）“桁架结构模型结构优化及试验” 结题论文 姓名骆辉军 学院土木与交通学院 专业土木工程（卓越全英班） 学号 201230221450 指导老师范学明 时间 2014年10月
一.实验背景 随着科学技术的发展和计算机软件技术的应用，应用相关的软件来进行桁架结构模型的优化已经可以成为现实。桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。在桥梁结构中，桁架结构也应用广泛。只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。合理地设计桁架结构，就能够最大限度地利用材料的强度，起到减轻桁架重量，节省材料的目的，从而也能为工程实际应用提供相关的依据和参考。 但桁架的结构模型形式千变万化，仅仅从理论上分析桁架的受力特征和破坏特征，而不进行相应的试验研究是无法取得实质性的进展的。正是基于这样一个原则，我们需要在理论研究的基础上通过试验来优化桁架的结构模型，在各式各样的桁架结构中挑选出受力合理的结构，最大限度地使材料的强度得以利用。 研究桁架结构模型优化的意义 桁架结构中，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。 由于杆件之间的互相支撑作用，且刚度大，整体性好，抗震能力强，所以能够承受来自多个方向的荷载。而且具有结构简单，运输方便等优点，其应用于各个工程领域。古代木构建筑，而今的2008北京奥运会的主体育馆鸟巢；太空中的大型可展天线，地面上的跨海大桥，随处都可见到桁架的身影。由于桁架的结构模型千变万化，不同的桁架结构形式对桥梁或者屋架的受力特征有很大的影响，因而，研究桁架结构模型的优化具有重大的意义。 二．实验的相关资料 1.桁架结构的常见构造方式 桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构，即一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。 桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。其主要结构特点在于，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相
高层建筑结构转换层
高层建筑结构转换层 层建筑的发展趋势，既集吃、住、办公、娱乐、购物、停车为一体的综合建筑。由于空间功能的复杂化，使得建筑结构也随之变化。为了适应上部小空间下部大空间的功能需要，需在两种结构的交接部位设置过渡结构，也就是转换层。因高层建筑结构的多样性，转换层也呈现多种形式。 关键词：高层结构转换层多样 在我国高层建筑发展的早期阶段，所设计建造的高层建筑大都为单一用途，例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。近年来高层建筑发展迅速，建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展，因而相应的结构形式也复杂多样。后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施，并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑，尤其是在城市主干道两侧，并已成为现代高层建筑的一大趋势。 高层建筑功能综合化的优点： (1)将各种使用功能的建筑单元集中布置并上下组合在一起，使用上更方便省时，为人们提供良好的生活环境和工作条件，适应现代社会高效率、快节奏生活的需要； （2）集中紧凑的建筑布置，达到建筑面积最高利用率，相应集中紧凑的管道线路，有利于节约建设投资及减少能源消耗，也有利于物业管理，
节约管理经费； （3）可减少建筑占地面积，节约土地费用，增加城市的绿化面积。一、多功能综合性高层建筑结构体系的特点 从建筑使用功能而言，在设计中，通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分，而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，相应地，要求不同的结构形式，如何将他们之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题，需要设置一种称为转换层的结构形式，来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换，简单地说，就是上下两层的结构不一样，必需设置一个转换层来承上启下。结构上的转换层概念，主要是指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。它在主要满足结构安全功能要求的同时，多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架剪力墙等结构体系中。 二、转换层的类型及其工程实例 按照不同的结构转换功能，转换层可分为三种类型： 1、高层建筑上层与下层的结构形式不同，通过转换层完成其从上层至下层不同结构形式的变化。
浅析高层建筑桁架转换层结构设计
浅析高层建筑桁架转换层结构设计 发表时间：2019-07-30T11:57:40.153Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：黄桂生 [导读] 摘要：复杂的建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换，一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。 身份证：45252819750527XXXX 摘要：复杂的建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换，一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件，它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。通过时钢桁架转换层高层建设结构体系的工程实例的分析，从结构选型的确定等方面进行系统的研究。以得到一些对设计有实际指导意义的结论。 关键词：建筑工程；结构设计；转换层构造 在当前建筑结构设计过程中，为了更好的适合建筑物的各部楼层所体现的安全使用功能的需求，往往需要在各楼层之间布置转换层以消除楼层中间的较大差异。转换层的设置起到传承上部结构荷载，保持结构稳定的作用，是建筑结构中的重要部位，也是建筑结构设计的重点和难点。因此，深入探讨高层建筑转换层结构设计问题，对于促进我国民用高层建筑的发展具有一定的现实意义。 1.转换层高层建筑结构的构造要求 结构设计不仅是对建筑物本身功能的设计，还关系到建筑物的建设成本，这就需要设计人员优化结构设计，降低建设成本。其优化目标就是实现建筑的本体功能性、安全性、经济性与环保性。为了实现这一目标，未来的从事结构设计者将遵循功能性、安全性、经济性、环保性四位一体的设计思路，真正实现未来建筑结构的优化升级，为人类提供一个更好的物质生存与发展环境。 转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3层及3层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60％。将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能够满足工程抗震的要求。转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋，每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于0.25％，且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。 2.转换层商层建筑结构实例分析 对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。各方面的影响因素较多，导致结构受力情况比较复杂，对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义，可为实际工程的设计与施工提供理论依据。因此，通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析，认识钢桁架转换层的受力特点。以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点，使其承担较多的荷载作用。以调整端部混凝土结构的受力，减少混凝土结构的荷载作用，使整个结构体系的受力更为合理。下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点，某高层建筑为地上24层，地下2层，总建筑面积72788m2，其中地上58300m2，地下14488m2。平面长92.1M，宽49M。结构檐口标高为108.80m，中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。 2.1梁式转换与精架转换的比较确定 与最为常见的转换结构形式粱式转换相比，本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大，采用梁式的转换结构，转换梁的截面必然很大，一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点；另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。发生突变，对结构的整体抗震性能不利。因此，需要另一种形式的转换构件来解决这个问题，而转换桁架具有传力明确，传力途径清楚，虽构造和施工复杂，但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，可以充分利用该转换层的建筑空间，而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于减轻结构的自重；转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小，也就是说。具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多，由此可见，在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的，而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30％。将是一个较为合理正确的选择。 2.2转换桁架的具体形式的确定 在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后，设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。根据前面的论述，转换桁架的结构形式有多种，但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况，采用何种最合理的结构形式，则必须加以比较分析后方可确定。 2.2.1单层转换桁架与双层转换桁架的确定 采用精架结构作为高层建筑的转换构件时，一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。对于本项目，转换桁架位于结构的边缘，建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小，希望桁架仅在中庭设置，即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。在本例中各层的层高情况分别是：底层：6.44ml，二层：4.80m，三层以上：4.00mt，而结构的柱距为9.0m，若仅取4.00m为桁架高度时，在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450~550之间。若取建筑的两层层高即8.00m为转换桁架的高度，则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点，使桁架的结构形式趋于简单。 2.2.2空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定 作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式：空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。作为一种相对独立的结构形式，无论采用何种结构形式。应该说都是可以实现的。对于建筑师来说，空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。当然是首选，当然，采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式，结构上可以使桁架的构造节点趋于简单，在建筑师看来，也可以接受。 2.2.3单跨桁架与多跨桁架的确定 在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后，结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则，框架柱中的内力相对越大，则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。而在模型计算中同样可以发
桁架结构优化设计
桁架结构优化设计 一般所谓的优化，是指从完成某一任务所有可能方案中按某种标准寻找最佳方案。结构优化设计的基本思想是，使所设计的结构或构件不仅满足强度、刚度与稳定性等方面的要求，同时又在追求某种或某些目标方面（质量最轻，承载最高，价格最低，体积最小）达到最佳程度。 对于图1-1的结构，已知L=2m，x b=1m，载荷P=100kN，桁架材料的密度r=7.7x10-5N/mm3，[δt]=150Mpa，[δc]=100Mpa，y b的范围：0.5m≦y b≦1.5m。 图1-1 桁架结构 设计变量与目标函数（质量最小）
预定参数（设计中已确定，设计者不能任意修改的量）：L ， x b ，P ，r ，[δt ] ，[δc ] 设计变量（可由设计者调整的量）y b ，A 1，A 2 约束条件（对设计变量的约束条件） （1） 强度条件约束（截面、杆件的强度） （2） 几何条件约束（B 点的高度范围） 目标函数：桁架的质量W （最小） 解：1. 应力分析 0sin sin 02112=--=∑θθN N F x 0cos cos 02112=---=∑P N N F y θθ 由此得： )sin(sin 2111θθθ+= p N ) sin(sin 212 2θθθ+- =p N 由正弦定理得： l y l x p N B B 2 1) (2 -+=
l y x p N B B 2 22 += 由此得杆1和2横截面上的正应力 1 2 1) (2 lA y l x p B B -+= σ 2 2 22 lA y x p B B += σ 2.最轻质量设计 目标函数（桁架的质量） ))((2 2 2 1 2 2 B B y x A y l x A W B B ++-+=γ （1-1） 约束条件 [][]? ? ? ?? ????? ????≤+≤-+c B t B lA y x p lA y l x p B B σσ2 2 1 2 22 ) ( （1-2） 0.5≦y b ≦1.5（m ） （1-3） （于是问题归结为：在满足上述约束条件下，确定设计变量y b ，A 1，A 2，使目标函数W 最小。） 3．最优解搜索 采用直接实验法搜索。首先在条件（1-3）所述范围内选取一系列y b 值，由强度条件（1-2）确定A 1与A 2，最后根据式（1-2）计算相应W ，在y b -W 曲线中选取使W 最小的y b 与相应的A 1与A 2，即为本问题的最优解。 4．利用MA TLAB 编程 （1）分析目标函数和约束条件
关于转换桁架在高层建筑结构转换层中的应用
关于转换桁架在高层建筑结构转换层中的应用 摘要：本文对转换结构构件进行弹性有限元应力分析，经优化比选，改采用有粘结预应力转换桁架的结构转换方式，使得转换结构体系轻巧、合理。 关键词转换层，应力分析，转换桁架 1．工程概况 某工程总建筑面积约19000m2，建筑高度58.9m，地上十九层(第六层为设备及结构转换层，层高2.2m)，地下一层（层高4.2m）。建筑场地类别为Ⅱ类，7度抗震设防，框架结构抗震等级按三级。因本高层建筑底部一至五层用作办公、会议用途，主要建筑开间尺寸为5.2m至6.9 m (图1)，七至十九层为住宅用房，主要建筑开间为3-3.9m(图3)，为充分满足住宅用房使用舒适度的要求。有效降低框架梁梁高，从而提高住宅用房房屋净高，在第七至十九层的住宅层故采用小柱距结构体系，利用第六层设备层作为结构转换层(图2)，采用结构转换构件实现上、下结构体系的竖向转换。
2．转换构件应力分析及优化 在选择结构转换构件时，最初拟采用梁式转换，通过中国建科院SATWE电算软件进行试算，需支托的上部结构框架柱柱底内力，因需支托的框架柱最大柱底轴力设计值达3236.1kN,经试算，梁断面取430mm×1300mm(C35混凝土)即已达到受弯构件极限配筋率上限，为使结构转换构件具备足够的安全度，同时为了避免因采用该断面尺寸的深受弯构件，导致该结构转换层框架柱净高仅900mm(该结构转换层层高2.2m)，在整个竖向结构体系中形成了一层极短的短柱层，对整个结构体系带来不利影响并对本层结构的设计、施工带来困难，为此，利用该结构转换层的整个层高，改采用450mmx2700mm深受弯梁，将该楼层上、下楼板粘连、整浇，避免了形成极短柱层，并提高了转换构件的竖向承载能力。
钢结构桁架设计计算书
renchunmin 一、设计计算资料 1. 办公室平面尺寸为18m ×66m ，柱距8m ，跨度为32m ，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。 2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm ，檩距不大于1800mm 。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i =l/20～l/8。 3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m ，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm ×600mm ，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝1 4.3N/mm 2 。 抗风柱的柱距为6m ，上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B ，焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所 属区内。 7. 屋盖荷载标准值： (l) 屋面活荷载 0.50 kN/m 2 (2) 基本雪压 s 0 0.40 kN/m 2(3) 基本风压 w 0 0.45 kN/m 2(4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m 2(5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN/m 28. 运输单元最大尺寸长度为9m ，高度为0.55m 。 二、屋架几何尺寸的确定 1.屋架杆件几何长度 屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=，端部高度取mm H 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220 217700 150020==?+ =+=取mm L i H H 。跨中起拱高度为60mm （L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。
钢结构管桁架工程量计算
浅谈工程量清单模式下钢结构工程中钢管的造价审核 近年来，我国经济有了突飞猛进的发展，随着经济的发展带来了建筑业的空前繁荣，一些大跨度、超高层建筑应运而生。建筑物中运用钢结构种类越来越多，目前世界上最高、最大的结构采用的都是钢结构，厂房、桥梁、住宅、工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也越来越广泛地运用钢结构。这也是钢结构自身具备如下良好的特点所决定的： 1．钢结构构件安装方便，受气候影响小； 2．施工过程中无需养护，施工工期短； 3．结构自重轻，抗震性能好； 4．外型美观，美化居住环境，布置灵活，建筑功能高； 5．符合环保和可持续发展要求，污染小，可回收再生。 下面将论述工程量清单模式下钢结构工程的造价审核流程及计算方式。 根据《建设工程工程量清单计价规范（GB50500－2008）》附录A（建筑工程工程量清单项目及计算规则）中第一项（实体项目）的A.6条（金属结构工程）工程量计算规则为：“按设计图示尺寸以质量计算。不扣除孔眼、切边、切肢的质量，焊条、铆钉、螺栓等不另增加质量，不规则或多边形钢板以其外接矩形面积乘以厚度乘以单位理论质量计算。”或“按设计图示尺寸以铺设水平投影面积计算。”（压型钢板楼板）或“按设计图示尺寸以铺挂面积计算。”（压型钢板墙板）。 以面积为计量单位的工程量计算规则比较简单，在此不再赘述。以质量为计量单位的工程量计算规则较为复杂，而其中以圆钢管的工程量计算方式最复杂，下面我将重点论述圆钢管的工程量计算方式。 首先，介绍一下钢结构中圆管的加工步骤： →→→→
→→→→ →→ 根据审核后的深化设计，以1∶1的比例绘出零件实样，并制作成轻而不易变形的样板；以样板为依据，在制作完成的钢管上划出实样，再将钢管按照要求的形状和尺寸进行切割。 《建设工程工程量清单计价规范（GB50500－2008）》的工程量计算规则主旨为计量形成工程验收的实体。目前一定比例的钢结构深化设计图纸所标注的尺寸为杆件的轴线相交尺寸，但副管并未伸入至主管内，仅冠至主管表面进行焊接，
空间桁架结构程序设计(Fortran)
空间桁架静力分析程序及算例1、变量及数组说明 输入数据 控制数据NF 单个节点的自由度数 NP 结构离散节点的总数 NE 结构离散单元的总数 NM 结构中单元不同的特征数类的总数NR 结构受约束节点的总数 NCF 结构受外荷载作用的节点总数 ND 一个单元的节点总数 几何数据X(NP) 节点X坐标数组 Y(NP) 节点Y坐标数组 Z(NP) 节点Z坐标数组 ME(ND,NE) 单元节点信息存储矩阵 ME(1,NE)存储杆件始端节点号 ME(2,NE)储存杆件末端节点号RR(2,NR) 结构约束信息矩阵 RR(1,NR)存放受有约束的节点号 RR(2,NR)存放节点位移约束情况 单元特征数据AE(2,IN) 单元特征数类数组 AE(1,IN)单元的弹性模量 AE(2,IN)单元的横截面面积NAE(NE) 单元特征类信息存储数组 荷载数据PF(4,NCF) 外荷载信息数组 PF(1,NCF)存放外荷载作用的节点号 PF(2,NCF)存放X方向的外荷载 PF(3,NCF)存放Y方向的外荷载 PF(4,NCF)存放Z方向的外荷载 输出数据 位移DIST(NPF) 节点位移数组 DIST(NF*I-2)存放I节点X方向的位移DIST(NF*I-1)存放I节点Y方向的位移DIST(NF*I) 存放I节点Z方向的位移 力SG(NE) 单元内力数组 SM(NE) 单元截面应力数组 FL(NF*NR) 支座反力数组 FL(NF*I-2)存放受约束的I节点X方向的反力 FL(NF*I-1)存放受约束的I节点Y方向的反力 FL(NF*I)存放受约束的I节点Z方向的反力
中间变量 NPF=NF*NP 二维总刚度矩阵的最大行数 NDF=ND*NF 一个单元的自由度总数（2*3=6） IN 单元特征类总数 AKE(2,2) 单元在局部坐标系中的刚度局矩阵 BL 杆件单元长度 T(2,6) 坐标转换矩阵 TAK(6,6) 单元在总体坐标系中的刚度矩阵 IT(NF,NP) 节点联系数组 LMT(NDF,NE) 单元联系数组 MAXA(NPF) 结构二维总刚度矩阵主对角元地址数组 NWK 结构一维总刚度矩阵的总容量 CKK(NWK) 结构一维总刚度矩阵 NN 结构矩阵方程的方程总数（去掉约束） NNM NNM=NN+1 V(NN) 已知节点荷载列阵数组，回代完成后为存放结构位移 PP(NPF) 所有节点荷载列阵数组 2、空间桁架结构有限元分析程序源代码 !主程序（读入文件，调用总计算程序，输出结果） CHARACTER IDFUT*20,OUTFUT*20 WRITE(*,*) 'Input Data File name:' READ (*,*)IDFUT OPEN (11,FILE=IDFUT,STATUS='OLD') WRITE(*,*) 'Output File name:' READ (*,*)OUTFUT OPEN(12,FILE=OUTFUT,STATUS='UNKNOWN') WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,*)'* Program for Analysis of Space Trusses *' WRITE(12,*)'* School of Civil Engineering CSU *' WRITE(12,*)'* 2012.6.25 Designed By MuZhaoxiang *' WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,*)' ' WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,*)'*************The Input Data****************' WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,100) READ(11,*)NF,NP,NE,NM,NR,NCF,ND WRITE(12,110)NF,NP,NE,NM,NR,NCF,ND 100 FORMAT(6X,'The General Information'/2X,'NF',5X,'NP',5X,'NE',5X,'NM',5X,'NR',& 5X,'NCF',5X,'ND') 110 FORMAT(2X,I2,6I7) NPF=NF*NP
浅谈带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计
浅谈带预应力混凝土桁架转换层的多高层建筑结构设计 发表时间：2018-11-22T16:53:48.993Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第22期作者：梁国寿 [导读] 转换层对于整个的高层建筑来说正是处在一个比较关键的受力部位。 摘要：随着我国经济的发展以及社会的进步，我国人民的生活水平正在不断的提高，人口的数量也在逐渐的增多，这也就使得现在我国的高层建筑的数量正在逐渐的增多。在高层建筑当中，转换层作为整个结构当中的关键性部位，结构设计成为了现在整个工程质量当中的关键所在，预应力混凝土桁架杆件空隙大，并且同时还具有突出的美观，还有着分割灵活地特点，所以说应该在实际得工程当中进行推广使用，笔者在文章中对带预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计进行了简要的分析以及探讨。 关键词：预应力；转换层；高层建筑；设计 引言 转换层对于整个的高层建筑来说正是处在一个比较关键的受力部位，由于高层建筑当中转换层的存在打破了沿着建筑物高度的方向原有的那种均匀性的高度，这也就导致了高层建筑当中力的传递途径被大大的改变了。所以说在进行高层建筑转换层的设计的时候不能够采用均匀的结构来进行设计，随着预应力混凝土在建筑工程当中的广泛应用，从预应力混凝土在建筑工程的应用当中我们能够看出，预应力混凝土结构具有着十分高的承载力以及抗裂性，并且预应力混凝土的自重是比较轻的，相对于建筑工程当中的传统做法来说能够更好的节省钢筋以及混凝土，在对建筑物的质量进行保证的前提之下能够帮助工程创造出更好的经济以及社会效益。 一、布置原则概述 通过很多的工程实践当中我们能够看出，在进行预应力转换桁架的设计的时候通常来说都是需要结合高层建筑的功能要求以及结构传力的实际，一处或者是多处的不止在高层建筑物的高度的方向上，具体的要求上必须要满足规范中要求的桁架转换层上、下层剪切刚度比，保证高层建筑竖向刚度的连续性。同时还需要进行考虑的就是要尽量的去避免抗震建筑设计上的高位转换。如果说在在高层建筑的建筑功能上必须要求继续拧高位转换的话，那么桁架转换层结构就是首选的结构了，这个结构能够有效的减少震害。从实践经验当中我们能够看出，在高层建筑转换桁架的要求必须为竖向承重构件，并且还需要满足的就是必须是抗侧力构件。在平面上进行相应的布置的时候应该遵守的原则就是均匀、分散、对称、周边，需要保证的就是切实的避免因为扭转对建筑物造成伤害。 二、结构设计与构造要求 （一）设计的原则分析 在预应力混凝土桁架转换层的高层建筑结构设计中的设计原则主要可以总结到一下几点：第一，强化转换层及其下部，弱化转换层上部；第二，强斜腹杆、强节点；第三，强柱弱梁、强边柱、弱中柱。 上面说的几点设计原则都是经过了多次的实验以及实践进行证明了的结果，如果在高层建筑结构设计当中按照上面的设计原则进行设计的话，带桁架转换层结构在高层建筑当中的应用是具有着非常好的延性的，能够有效的进行工程抗震。应用第三条原则“强柱弱梁、强边柱、弱中柱”的原则进行转换层结构的实际，能够很好的确保塑性铰在梁端的出现，转换层以上柱底应该避免边柱出现塑性铰，这样进行设计的话能够很好的保证柱比梁的安全储备更大。为了能够更好的实现“强柱弱梁”的设计目标，在对转换梁的上部结构梁进行截面的设计的时候必须要使其先打到屈服，但是在实际进行施工的时候还需要对整体结构空腹桁架的工作特性进行注意，从受拉钢筋的要求进行设计。从连接处对整个设计进行优化，确保整个的结构能够有更好的延性。 （二）斜腹杆桁架设计 经过大量的实践表明，在进行预应力桁架转换层的设计的时候必须要保证的就是强受斜腹杆和强节点。在斜腹杆桁架的上下弦节点的截面必须要满足规范中抗剪的相关的要求，科学设计需要做到的就是保证整体的桁架结构延性好并且在使用的过程当中不容易发生脆性破坏。 （三）斜腹杆桁架构造要求 在受压弦非预应力纵向钢筋在设计的时候最好都是沿着周边进行对称均匀布置的，这些钢筋当中的含钢率必须要保证满足相关的要求，并且适宜全部贯通桁架。受压弦杆箍筋需要进行全杆段的加密，并且他的体积还需要严格控制按照相关规范当中的具体要求进行相关的设计。前面说受拉弦杆非预应力纵向钢筋最好的处理就是要沿着周边进行对称均匀的不止，并且在进行设计的时候需要按照正常状态之下裂缝的宽度是零点二毫米进行严格的施工控制。对于受拉弦杆箍筋的最小面积配箍率来说需要做到的就是必须符合相关规范当中的具体的要求。在桁架的受拉以及受压弦杆的非预应力受力钢筋的结构的位置需要根据实际的情况结合相关的技术规范要求进行接头的焊接。在进行实际的操作实施过程当中可以优先的采用闪光接触对焊的方式进行焊接，除此之外，桁架弦杆的非预应力钢筋最好还需要与支撑锚具的钢垫板进行连接。在对桁架节点进行设计的时候需要采用的就是封闭式箍筋，并且需要对箍筋进行加密同时还需要垂直于弦杆的轴线位置，在进行设计的时候一般都是通过增加拉筋的方法来保证节点能够对混凝土产生有效的约束性能。如果说在高层建筑的转换层的设计当中涉及到了桁架节点尺寸比较大的情况，在进行具体的设计的时候可以参照剪力墙的配筋方式设计水平以及垂直的箍筋，并且还需要做到的就是在箍筋的交点的地方还需要进行隔点布置拉筋。 三、施工建议 从大量的施工经验当中能够看出，预应力桁架在通常的情况下，施工张拉阶段以及使用阶段的受力状态总是会存在着一定的差异的，为了能够有效的减少施工张拉阶段以及试用阶段预应力桁架受力状况的差异，有效的解决因为超静定结构的受力的状态发生变化从而造成的构件之间的变形甚至是开裂的问题，在具体的预应力桁架转换层结构的实施过程当中最好要采取一种名叫“择期张拉”的施工工艺。经过大量的实践验证表明，择期张拉施工技术主要就是采用的分期以及分批的施加预应力，或者是选取经过计算比较适合进行张拉施工的施工楼层来进行张拉工序的实施，但是在进行张拉工序的施工之前必须要做的就是要加强转换桁架下方的支撑工作。 在通常的情况之下，预应力桁架转换层结构在桁架的节点的区域钢筋的分布都是比较稠密的，这种情况再预应力的锚固区表现的更加的突出，所以说在具体的施工过程当中必须要将混凝土进行充分的捣实，只有将混凝土进行充分的捣实才能够有效的避免锚固区混凝土出
对建筑转换层结构设计的探讨
对建筑转换层结构设计的探讨 摘要：结合多年工作经验，分析梁式转换层的主要结构形式及特点，阐述转换层设计中应该注意的原则性问题，并提出高层建筑梁式转换层结构设计的关键要点。关键词：高层建筑；梁式转换层；施工abstract: combined with years work experience, analysis of the main girder storey structure form and characteristics, this paper expounds the conversion layers should pay attention to in the design of principle problems, and put forward the high-rise buildings beam type conversion layers structure design of the key points.keywords: high building; beam type conversion layers; construction 中图分类号：tu97 文献标识码：a 文章编号：随着我国经济的持续快速发展，高层建筑一般上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要；而下部则希望有较大的自由灵活空间，大柱网、少墙体，以满足公共使用要求。这样的建筑上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层，在结构转换层布置转换结构构件。转换层结构形式有以下几种：梁式转换层、板式转换层、箱式转换层、桁架式转换层、空腹桁架式转换层等。 1 梁式转换层结构形式 1.1 梁式转换层结构形式实际工程中应用的梁式转换层结构有多 种形式，主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。