【结构设计】必须学习的结构转换层知识
建筑结构丨转换层设计理念及要点,结构设计人员须知!

建筑结构丨转换层设计理念及要点,结构设计人员须知!在同一座建筑中,沿同一高度方向建筑功能经常要发生变化,上部布置小开间的旅馆、住宅;中部作为办公用房;下部楼层则要求提供商场、餐饮、娱乐等尽可能大的空间,所以从建筑功能上说,从上部到下部,其柱网、间隔要求是“从密到稀”。
而从结构功能来看,由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部楼层受力小,正常的结构布置应是下部刚度大,墙体多、柱网密,从上到下柱网及间隔要求是“从稀到密”,而若按照这般设计,结构的正常布置与建筑功能对空间的要求则正好相反。
因此,为了满足建筑功能要求,结构设计必须进行一定的“反常规设计”,即将上部布置为小空间、下部布置为大空间;上部布置刚度大的剪力墙,下部布置刚度小的框架柱,为了实现这种结构布置,则需要在结构转换的楼层设置水平转换构件,即转换层结构。
一、转换层分类1、根据结构功能分类按照转换层结构功能的不同,一般可分为以下三类:(1)建筑上、下部分之间结构类型的转换,转换层将上部剪力墙转换为下部框架,以创造一个较大的内部自由空间。
这种转换层广泛用于剪力墙结构和框架——剪力墙结构中;(2)建筑上、下部分之间柱网、轴线的改变,转换层上、下部分结构形式没有改变,而是通过转换层使得下部结构柱距扩大,形成大柱网。
这种转换层常用于外框筒的底部形成大入口的情况;(3)同时转换结构形式和结构轴线位置,上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时,柱网轴线与上部楼层轴线错开,形成上、下结构错位的布置。
2、根据转换层结构类型分类而一般来说,为了便于根据转换层本身结构类型来分析和计算建筑结构整体,根据转换层结构形式,转换层归纳为四种基本型式:梁式、桁架式(及空腹桁架式)、箱式和厚板式。
梁式结构的转换层一般在转换层的楼面设置纵横交错的钢筋混凝上承重大梁,当需要纵横墙同时转换时,则需设置双向转换梁,它多用于框支剪力墙结构即上层为剪力墙结构下层为框架结构的转换。
二、转换层设计理念及要点1、设计原则1.1.保证刚度转换结构可根据其建筑功能和结构传力要求,沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置(也可根据建筑功能的要求,在楼层局部布置转换层),且自身的这个空间既可作为正常使用楼层,也可作技术设备层,但应保证转换层有足够的刚度,以防止沿竖向刚度过于悬殊。
高层建筑结构转换层的结构设计

高层建筑结构转换层的结构设计在现代城市的发展中,高层建筑如雨后春笋般涌现。
为了满足建筑功能多样化的需求,结构转换层在高层建筑中的应用越来越广泛。
结构转换层是指在建筑物的某一层,通过结构形式的改变,实现上部和下部不同结构体系的转换。
它不仅关系到建筑的安全性和稳定性,也对建筑的使用功能和经济性有着重要影响。
接下来,让我们深入探讨一下高层建筑结构转换层的结构设计。
一、结构转换层的类型及特点1、梁式转换层梁式转换层是目前应用较为广泛的一种形式。
它通过大梁将上部剪力墙或柱的荷载传递到下部的柱或剪力墙。
梁式转换层的优点是传力直接、明确,结构分析相对简单。
但其缺点是梁的截面尺寸较大,会影响建筑的使用空间。
2、板式转换层板式转换层的厚度较大,通常在 20m 以上。
它能够提供较大的刚度和承载能力,适用于上下部结构差异较大的情况。
但板式转换层的自重较大,材料用量较多,施工难度也相对较大。
3、箱式转换层箱式转换层是由上、下层较厚的楼板与纵横双向的大梁共同组成的一个箱型结构。
它具有较大的整体刚度和承载能力,能够有效地抵抗水平荷载。
然而,箱式转换层的施工复杂,造价较高。
二、结构转换层的位置选择结构转换层的位置选择对建筑的整体性能有着重要影响。
一般来说,转换层位置越低,对结构的抗震性能越不利。
因为下部结构需要承担更大的竖向荷载和水平荷载,容易导致结构的变形和破坏。
但转换层位置过高,又会影响建筑的使用功能和经济性。
因此,在设计时需要综合考虑建筑的功能要求、抗震设防烈度、结构高度等因素,选择一个合理的转换层位置。
在抗震设计中,对于 7 度及 7 度以下抗震设防地区,转换层位置不宜超过 5 层;对于 8 度抗震设防地区,转换层位置不宜超过 3 层。
同时,转换层上下等效侧向刚度比应符合规范要求,以保证结构在地震作用下的变形协调。
三、结构转换层的设计要点1、竖向荷载的传递在设计结构转换层时,需要确保竖向荷载能够有效地从上部结构传递到下部结构。
关于高层建筑转换层结构设计分析

关于高层建筑转换层结构设计分析在高层建筑设计中,转换层是指位于底层商业或办公空间与居住空间之间的功能转换层,通常位于大楼底部,用于满足不同需求的功能需求。
转换层设计的合理与否直接影响到建筑的使用效果和空间布局。
转换层的设计应综合考虑多个方面因素,包括建筑规划、结构设计、空间利用率等。
转换层的设计应符合建筑物整体规划,并与建筑外立面相协调,以保持建筑的整体性。
转换层的结构设计需要满足建筑物的荷载要求,根据不同功能区域的载荷特点进行分析,并选择合适的结构形式。
在商业区域,需要考虑货物运输和大量人员流动,因此需考虑增强结构的承载能力;而在居住区域,则可以采用较为轻型的结构形式。
转换层的设计还需考虑空间利用率。
在有限的空间内,如何合理地安排功能区域,使其达到最佳效果,是转换层设计的重要方面。
通过合理的空间布局和流线设计,确保不同功能区域之间的通行畅通,提高空间利用率。
在商业区域,可以考虑采用开放的空间设计,便于展示商品和吸引消费者;而在居住区域,则需注重私密性和居住质量,采用合理的隔断和隔音措施。
转换层的设计还需考虑人员疏散和安全性。
转换层作为承上启下的功能区域,在发生紧急情况时,需要提供合适的疏散通道和安全设施,确保人员的安全。
适当设置逃生楼梯和紧急出口,设置灭火器和消防设施等,提高转换层的安全性。
高层建筑转换层结构设计是一个综合性的工程,需要综合考虑建筑规划、结构设计、空间利用率以及人员疏散和安全性等因素。
通过合理的转换层设计,既能满足不同功能区域的需求,又能提高建筑的使用效果和空间布局,使得整个建筑更加合理、实用。
转换层结构的分析

抗震性能提升
在地震作用下,转换层能 够起到一定的抗震作用, 提高建筑物的抗震性能。
转换层的分类
按结构形式分类
根据不同的结构形式,转换层可以分为梁式、空 腹析架式、斜柱式等类型。
按功能分类
根据不同的功能需求,转换层可以分为楼层转换、 梁端转换、空腹跨层柱转换等类型。
按施工方法分类
根据不同的施工方法,转换层可以分为一次浇筑 成型、预制拼装、叠合浇筑等类型。
转换层结构的分析
• 转换层概述 • 转换层结构设计 • 转换层结构的施工 • 转换层结构的工程实例 • 转换层结构的未来发展
01
转换层概述
转换层的定义
1 2
转换层
在建筑结构中,转换层是一种楼层,用于实现不 同结构形式之间的转换,如从框架结构到剪力墙 结构的转换。
转换层的出现
随着高层建筑的发展,为了满足建筑功能和结构 形式变化的需要,转换层应运而生。
大跨度结构转换层实例
大跨度结构转换层是指在大跨度 桥梁、大跨度厂房等大跨度结构
中使用的转换层。
大跨度结构转换层的设计需要考 虑结构的跨度、载荷和材料等因 素,以确保结构的稳定性和安全
性。
大跨度结构转换层的施工方法包 括预制拼装、整体吊装等,这些 方法可以根据工程需要进行选择。
复杂结构转换层实例
复杂结构转换层是指具有复杂 几何形状、多层次、多方向的 转换层结构。
量满足要求。
施工中的技术要点
支撑体系设计
根据转换层结构的重量和施工要求,设计合理的支撑体系,确保施工 安全。
钢筋工程
按照设计要求,制作和安装钢筋,确保钢筋的位置、数量和规格符合 规范。
混凝土工程
根据设计要求,选择合适的混凝土材料,控制好混凝土的配合比、浇 筑和养护等环节,确保混凝土质量。
Building-转换层结构设计

转换层结构设计1.引言为了使结构底部满足大空间的使用要求,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,此时需要设置转换层,在结构转换层布置水平转换构件,将上部结构的内力转移到下部。
带转换层的高层建筑结构主要可归纳为两大类,一类是其主体结构由上部剪力墙结构,下部筒体框架结构或框架剪力墙结构以及结构转换层组成;另一类是其主体结构由上部小柱网框架、筒体、剪力墙结构,下部大柱网框架、剪力墙结构以及结构转换层组成。
转换构件包括:梁,桁架,空腹桁架,箱型结构,斜撑,厚板等。
结构转换层常见的有梁式转换和板式转换两种类型。
梁式转换结构,受力比较直接明确,是目前得到广泛应用的转换结构形式。
板式转换结构,受力、传力途径比较复杂,不够明确;一般只有在上下部结构明显不协调,无法采用梁式转换结构时才采用。
目前市场上的其他软件对于转换梁的处理还都不尽完善。
有些软件利用梁单元来模拟转换梁,用墙单元来模拟转换梁上边的剪力墙。
这样处理的问题在于实际计算的时候,剪力墙的下边缘与转换梁的中性轴进行变形协调,导致中性轴以上的截面相当于没有参与工作。
此时通过刚度放大系数来调整转换梁刚度,再进行分析和设计;还有一些分析类的软件,可以对转换梁按照板单元来进行建模,此时便不存在上述的变形协调的问题,分析结果也相对准确。
但由于对于转换梁的配筋,我们习惯上还是按照梁单元来输出,所以最后的结果还需要人为进行整理,增加了工作量。
midas Building综合了上述两种处理方法的优点,采用“梁单元建模,板单元分析,梁单元设计”的处理方法,下面将通过一个工程实例,对该方法进行比较详细的阐述。
2.工程简介某酒店,结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,共23层,结构总高度为87m。
2层为转换层,采用转换梁进行转换。
转换梁截面尺寸最大达到900mmX2800mm。
3层部分剪力墙与柱未落地,直接落在了转换梁上。
柱截面尺寸:1-2层方柱:1400 mmX1400mm,圆柱直径为1200mm; 其它层柱:500~700mmX900mm等;结构大师模型如图1所示。
简述高层建筑结构转换层的结构设计

简述高层建筑结构转换层的结构设计1.前言高层建筑的结构转换层设计是一项非常复杂的工程,在设计施工之前必须要对其进行细致的分析讨论,确定方案无误时才能进行施工,从力学的角度来分析,可以看出高层建筑转换层的上下层内力比较集中,并且地震力集中,设计起来非常困难,这也逐渐成为高层建筑设计的重要问题之一,一直受到国内外的高度重视,为了保证设计的舒适安全,必须要对高层建筑的结构变化处设置转换层,下面我们就对转换层设计进行系统的论述。
2.转换层的定义和功能高层建筑转换层可以分为两类,一类是结构转换层,另一类是功能转换层,本文主要是对结构转换层进行论述。
结构转换层的定义:对于一些高层建筑来说,结构转换层的设计有一定的难度,高层建筑一般上部用于公司办公或者居民住房,这样需要的墙多柱少,而下部一般用于超市等的商业用处,需要更大的空间,这样需要的就是墙少柱多,所以就必须要对其进行转换,将上部的墙体所承受的内力转移到下面的支柱上,这样的具备转换力的楼层一般被称为结构转换层。
功能:结构转换层的功能有很多,主要是将上下楼层的结构进行转换、改变上下层的柱网和结构类型、对上下层结构类型和柱网一起改变。
3.结构转换层的类型及设计方法论述高层建筑结构转换层可以分为四种类型:梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。
3.1梁式转换层特点:梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计,这两者是按功能不同来进行划分的。
(1)托柱形式转换梁截面设计。
当转换梁承接的是上部的普通框架时,可以按照普通的截面设计进行配筋计算,因为这时的转换梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一样的,但是,当转换梁承受的是上部斜杆框架时,就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计,因为,此时的转换面承受的是轴向拉力。
(2)托墙形式转换梁截面设计。
在转换梁的施工过程中,力学问题是一个关键问题,必须要予以重视,当转换梁承受上部的墙体是小墙体时,要采取普通梁的截面设计方法进行配筋计算,且纵向的钢筋也可以放置在转换梁的底部,像普通梁那样布置就可以了;当转换梁承受的是上部墙体且满跨不开洞时,转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法,它的受力特点和破坏形态表现为深梁,不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大,所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了;当转换梁承托上部墙体满跨或者不满跨时,但是剪力墙长度比较大时,应该采取的转换梁设计方法是深梁截面设计方法。
建筑结构之结构转换层

转换层高度位置
底部大空间部分框支剪力墙其大空间层数: 8度区不宜超过 3 层,7度区不宜超过 5 层 6度区可适当增加 框架核芯筒与筒中筒结构 转换层位置可适当提高
9度区不宜采用设转换层的结构体系
转换构件及尺度
梁 (用于框支墙体系) b≥400mm且大于墙体截面厚2倍 h ≥1/6(震区),h ≥1/8(非震区) 梁端可加腋
当有管道要穿梁时可采用开孔梁(孔在梁腹中部偏下并远离框支柱)
桁架(用于上部柱加密的转换) 桁架宜满层设置(一个楼层高),宽度比柱每边至少大50mm
箱形楼盖(可用于柱或墙的单向转换) 截面高度为其跨度的1/8~1/5 楼盖上下板厚≥300mm 边腹板和内部腹板(可单向、双向、斜向)厚 ≥400mm
非震区:L≤3B且L≤36m (B为楼盖宽) 抗震区:框支层在2层及以下时 L≤2B且L≤24m 框支层在3层及以上时 L≤1.5B且L≤20m
落地剪力墙与相临框支柱的距离
框支层在2层及以下时 ≤12m 框支层在3层及以上时 ≤10m
转换梁 实例
厚板(用于上下层错位较多的情况) 板周边应规整成直线或曲线,避免凸出凹进,并从下层承重构件外伸 ≥1.5m 板厚取柱(墙)间距的1/4~1/3,可局部变薄或做成空芯板 其上下各一层的楼板应加厚到≥ 150mm
结构Biblioteka 置要求 落地剪力墙与筒体底部墙体应加厚 框支层周围楼板不应错层布置,板厚≥180 转换梁上一层墙体内不宜设边门洞,不宜 在中柱上方设门洞 落地剪力墙的间距L
高层建筑结构转换层的结构设计

高层建筑结构转换层的结构设计前言一般而言,当高层建筑下部楼层竖向结构体系或形式与上部楼层差异较大,或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上、下部结构轴线错位时,就必须在结构改变的楼层布置水平转换构件,即结构转换层。
因此,转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要,沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置,且自身的这个空间既可作为正常使用楼层,也可作为技术设备层,但应保证转换层有足够的刚度,以防止沿竖向刚度过于悬殊。
对底层大空间多塔楼的商住建筑,塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层,并加大屋面梁、板尺寸和厚度,以避免中间出现刚度特别小的楼层,减小震害。
一、高层建筑转换层结构形式及受力特点高层建筑转换层的主要结构形式及特点1、粱式转换粱式转换层是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式,其传力途径为上部墙—转换粱—下部柱。
具有传力直接、明确和清楚的优点,便于工程计算、分析和设计,且造价较为节省,据资料统计,粱式转换层数量约占转换层总量的77%。
转换梁的截面高度为0.8- 6m,高层建筑带转换层结构的绝大多数为梁式转换层。
2、箱式转换是单向托粱和双向托粱同上、下层较厚的楼板浇筑成一整体共同工作,从而形成刚度较大的箱式转换层。
3、板式转换当转换层上下柱网错开较多。
布置又不规则,难以用梁直接承托时,则需要做成厚板,形成板式转换层,从抗剪和抗冲切考虑,转换板厚度往往很大,实际转换板厚度可达2.0- 2.8m,板式转换层的下层柱可以灵活布置,但自重很大,材料耗用多,拖工难度大。
4、桁架转换桁架分为空腹桁架与实腹桁架两种。
桁架转换层与梁式转换相比,受力状态更明确,可使用空间更大,自重小,抗震性能好,但其节点设计难度大,“强斜腹杆、强节点”是桁架转换层设计的基本原则,而节点的受力状态复杂,容易发生剪切脆性破坏,造成计算配筋。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
必须学习的结构转换层知识
转换层的分类
1.上层和下层结构类型转换。
多用于剪力墙结构和框架-剪力墙结构,它将上部剪力墙转换为下部的框架,以创造一个较大的内部自由空间。
2.上、下层的柱网、轴线改变。
转换层上、下的结构形式没有改变,但是通过转换层使下层柱的柱距扩大,形成大柱网,并常用于外框筒的下层形成较大的入口。
3.同时转换结构形式和结构轴线布置。
即上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为框架的同时,柱网轴线与上部楼层的轴线错开,形成上下结构不对齐的布置。
结构形式
1.当内部要形成大空间,包括结构类型转变和轴线转变时,可采用梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式转换层。
2.当框筒结构在底层要形成大的入口,可以有多种转换层的形式,如梁式、桁架式、墙式、合柱式和拱式等。
3.当上下柱网、轴线错开较多,难以用梁直接承托时,可以做成厚板或箱式转换层,但其自重较大,材料耗用较多,计算分析也较复杂。
4.目前,国内用得最多的是梁式转换层,它设计和施工简单,受力明确,一般用于底部大空间剪力墙结构。
转换层的应用
梁式转换层
作为目前高层建筑结构转换层中应用最广的结构形式,它具有传力直接明确及传力途径清晰,同时受力性能好、工作可靠、构造简单、计算简便、造价较低及施工方便等优点。
转换梁不宜开洞,若必须开洞则洞口宜位于梁中和轴附近。
转换梁有托柱与托墙两种形式,其截面设计有4种方法,即普通梁截面设计法、偏心受拉构件截面设计法、深梁截面设计法和应力截面设计法。
转换梁的截面尺寸一般由剪压比计算确定,应具有合适的配箍率,以防发生脆性破坏。
厚板转换层
当转换层上、下柱网轴线错开较多而难以用梁直接承托时,可采用厚板转换层,但厚板的巨大荷载会集中作用于建筑物中部,振动性能复杂,且该层刚度很大、下层刚度相对较小,容易产生底部变形集中,其传力途径十分复杂,是一种对抗震十分不利的复杂结构体系,应进行整体内力分析、动力时程分析及板的内力分析等。
厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定;可局部做成薄板,厚薄交界处可加腋或局部做成夹心板,一般厚度可取2.0~2.8m,约为柱距的1/3~1/5。
厚板应沿其主应力方向设置暗梁,一般可在下部
柱墙连线处设置。
转换层厚板上、下一层的楼板应适当加强,楼板厚度不宜小于150mm。
桁架转换层
在托柱形式的梁式转换层中,当很大跨度的转换梁承托较多的层数,由转换梁承托上部框架传递下来的竖向荷载很大而致使截面很大时,可采用桁架转换层,能较好地布置大型管道等设备,并充分利用建筑空间。
转换桁架主要承受竖向荷载,在满足建筑功能的前提下,通过增大中间节间的跨度或减小端节间的跨度来增大中间弦杆的内力,减小端节间的内力,使弦杆内力分布均匀。
带桁架转换层的结构设计原则为:
1.整体结构按“强转换层及其下部、弱转换层上部”设计;
2.桁架转换层按“强斜腹杆、强节点”设计;
3.桁架转换层上部框架结构按“强柱弱梁、强边柱弱中柱”设计。
采用空腹桁架转换层时,空腹桁架宜满层设置并有足够的刚度保证其整体受力作用,其截面尺寸一般由剪压比计算控制,以避免脆性破坏。
当转换桁架应用于框架-核心筒结构、筒中筒结构的上部密柱转换为下部稀柱时宜满层设置,其斜杆的交点宜作为上部密柱的支点。
转换桁架的节点应加强配筋及构造措施,防止应力集中产生不利影响。
核心筒体悬挂结构
将悬挂楼段通过伸臂桁架悬挂于核心筒体上,悬挂楼段内通过后张预应力混凝土吊杆、钢吊杆或者纤维吊杆逐层悬挂楼面。
悬挂楼段内悬挂楼段与核筒之间可设置消能器或弹性限位器来增加结构的耗能能力及控制悬挂楼段的位移。
巨型框架结构
它不同于传统框架体系,能提供较大的无柱空间,使各楼层使用功能有较大变化。
框架部分设计可分为主框架与次框架,主框架是一种大型的跨层框架,每隔6~10层设置1根大截面框架梁,每隔3~4个开间设置1根大截面柱,承受若干个楼层次框架传来的荷载,次框架截面可做得很小,有利于楼面的合理利用。
巨型框架梁本身就构成了结构转换梁,作为一种复杂的转换层结构,其形式有桁架型、斜格型、框筒型等3种。