【结构设计】必须学习的结构转换层知识

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。