高层建筑的结构转换层.pptx
高层建筑的结构转换层,转换层的定义转换层的分类及工程实例转换层的实际应用-应用地方转换层实际应用-内部结构转换层形式 及外部结构转换层形式高层建筑转换层施工技术及质量控制,什么是转换层？,结构转换层的定义,建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，则该楼层称为结构转换层。,图片来源：筑龙网,转换层的发展趋势,需求左右建筑发展?,功能需求改变：建筑上部和下部空间使用、功能不同时，结构也要做出相应的改变。转换层是钢筋混凝土建筑结构中承上启下的重要结构构件。结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反，所以转换层的设置尤为重要！,高层建筑结构转换层的发展趋势,钢骨混凝土转换层的应用随着现代建筑朝高层和超高层形式的发展，转换层结构中转换构件承托的层数也增多，同时，又受到建筑上对层高及空间的种种要求和限制，使钢骨混凝土在工程中得以广泛应用。,高层建筑结构转换层的发展趋势,预应力混凝土转换层的应用预应力技术在结构和施工上具有很多优点：减少截面尺寸控制裂缝和挠度控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等因此，预应力混凝土结构非常适用于建造承重荷载的大跨度转换层，且自重轻、节省钢材和混凝土的特点,高层建筑结构转换层的发展趋势,改善转换梁的受力性能结构转换梁的特性：受剪承载力来控制，截面尺寸较大；由于梁很强，处理不好可能与框支柱行程“强梁弱柱”现象，对结构抗震不利；转换梁的通风、采光均不利；因此改善转换梁的受力性能也是发展趋势：例如：斜向支撑的应用,结构转换层的主要形式按内、外结构形式分类,当内部要形成大空间，包括结构类型转变和轴线转变时，可采用以下形式：梁式转换层 设计、施工简单，受力明确。板式转换层 下层柱可灵活布置，无需与上部结构对齐，自重大且用料多，不适宜抗震设防烈度6度以上高层。箱型转换层 梁式转换层演变而来，四周可适当开洞.,转换层的主要形式,内部结构采用的转换层结构形式,转换层的主要形式,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：对于外围结构，往往由于建筑功能的需要在底部扩大柱距，一般采用梁式转换，桁架式转换，墙式转换，间接式转换，合柱式转换，拱式转换。例如，美国世贸中心采用合柱式转换,外围结构采用的转换层结构形式,结构转换层的类型？按转换层结构转换形式分类,结构转换层的分类,结构形式的转换广泛应用于框-剪结构和框肢剪力墙结构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,结构转换层的分类,上层和下层结构类型转换。工程实例之一 北京南洋饭店-梁式转换层 地面以上24层，总高度为85m。第1-4层为框架结构，第6层以上为剪力墙结构，第5层为转换层，剪力墙的托梁高度为4.5m,底层柱最大直径为1.6m;,结构转换层的分类及工程实例,上层和下层结构类型转换。工程实例之二 广东肇庆星湖大酒店 梁式转换层34层，总高度118.4m6层以上客房采用剪力墙结构，5层处设置转换大梁，截面尺寸为0.5m x 2.5m,转换为下层的框架结构。,结构转换层的分类及工程实例,上、下层的柱网、轴线改变。工程实例之三 香港新鸿基中心51层，总高度为178.6m,筒中筒结构体系。1-4层为大空间商业用房；5层以上为办公楼。外框筒柱距为2.4m,为解决底层大柱网入口处上、下不同结构柱网轴线的转换，采用截面尺寸为2.0m x 5.5m的预应力混凝土大梁，将下层柱距扩大为16.8m 和12m.,结构转换层的分类及工程实例,上、下层的柱网、轴线改变。工程实例之四 香港康乐中心52层，总高度为178.7m,筒中筒结构体系，外筒为薄壁剪力墙筒，墙厚由底部的500mm 变化到顶部的150mm,墙上开圆形的窗洞。在底层入口进行了转换；通过采用截面尺寸为2.2m x 3.56m的预应力混凝土大梁作为转换大梁，将外筒全部竖向荷载通过10根外柱传至下部基础。,结构转换层的分类及工程实例,同时转换结构形式和结构轴线布置。工程实例五 香港Harbour Road Development 大厦。49层，总高度为180m;上层为小柱距框筒结构，通过截面尺寸为1800m(b)x 4250m(b)的预应力混凝土大梁的转换，将下层柱距扩大为9.6m和12m。,转换层的设计布置原则？,转换层的设计原则,需考虑转换层的建筑现状现代高层建筑向多功能和综合用途发展，在同一竖直线上，顶部楼层布置住宅、旅馆，中部楼层作办公用房，下部楼层作商店、餐馆和文化娱乐设施。不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。建筑要求上部小开间的轴线布置、较多的墙体，中部办公用房要小的和中等大小的室内空间，下部公用部分，则希望有尽可能大的自由灵活空间，柱网要大，墙尽量少。,转换层的设计原则,需考虑转换层的建筑现状这种要求与结构的合理、自然布置正好相反，因为结构下部楼层受力很大，即正常应当下部刚度大、墙多、柱网密，到上部逐渐减少。为了满足建筑功能的要求，结构必须以与常规方式相反进行布置，上部小空间，布置刚度大的剪力墙，下部大空间，布置刚度小的框架柱。为此，必须在结构转换的楼层设置转换层，称结构转换层。,转换层的设计原则,减少转换传力直接强化下部、弱化上部优化转换结构计算全面细致,转换层的设计原则,减少转换传力直接布置转换层上下主体竖向结构时，注意尽量使水平转换结构传力直接，尽量避免多级复杂转换（如二级次梁转换），慎重采用传力复杂、抗震不利的平厚板转换，如上下柱网确实无法对齐时，尽量采用箱型转换。,转换层的设计原则,减少转换传力直接强化下部、弱化上部尽量强化转换层下部结构的侧向刚度，弱化转换层上部结构的侧向刚度，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近、平滑过渡。,转换层的设计原则,减少转换传力直接强化下部、弱化上部,转换层的设计原则,减少转换传力直接强化下部、弱化上部,转换层的设计原则,减少转换传力直接强化下部、弱化上部优化转换结构抗震设计时，当建筑功能需要不得已采用高位转换结构时，宜优先选择不致引起地震作用下框肢柱（边柱）柱顶弯矩、剪力过大的结构形式。如桁架转换、扁梁转换等，同时要注意满足重力荷载作用下强度、刚度要求。,转换层的设计原则,计算全面细致,在我国，哪种形式的转换层应用的较为广泛？,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。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。,梁式转换层,转换层结构的计算模型,PKPM系列中PMCAD，PK、TAT、SATWE，PMSAp运用范围的区别是什么？,PMCAD模块：是为出结构平面图（含刚性板配筋）开发的模块，也是为其它模快（含LTCAD，JCCAD）提供数据的基础模块，可进行砌体结构截面抗震验算。使用这个模块力求做到严谨无误。当前有些网友用镜像功能建模往往会出现这样那样的问题。PK模块：是为解决平面框（含壁式）排架开发的模块。可从PMCAD里读取梁和框排架的数据计算出图。说到这里我认为有了以上两个模快，一般的低多层的上部结构（和手算时期相比）都可解决了。,TAT模块：PKPM系列中最早的三维分析与设计软件。使用这个软化需将剪力墙（有的话）用开洞的方法简化为薄壁柱。SATWE模块：PKPM后续的多高层空间有限元分析和设计软件。剪力墙部分不需开洞简化，增加了弹性板；地下室人防的功能。PMSAp模块：PKPM再后续针对复杂高层的分析和设计软件。PKPM的层概念一直扣的很紧，制约了软件系列运用的灵活性，最近增加任意建模功能，并供用户免费下载试用。后面的三个模块都适用于多高层，我想选择的依据应是设计深度，不应越新越好,高层建筑转换层施工技术与质量控制,高层建筑转换层施工技术与质量控制,转换层的施工重点：模板支撑系统由于转换层钢筋密集，自重大以及施工荷载大，必须保证支撑系统的承载力和稳定性。钢筋的连接和绑扎转换层配筋量大，主筋长，布置密，梁柱节点区域钢筋密集交错，需保证下料正确无误，保证钢筋位置正确是施工的关键。混凝土浇注及裂缝的控制转换层梁柱交叉核心区钢筋纵横交错，混凝土自由下落困难，易产生温度及收缩裂缝，需保证混凝土顺利浇注防止裂缝，保证混凝土质量。,对于体量大的的梁，重量大，所以模板与支撑的设计是施工的关键。在施工前要做好详细的技术方案，施工中严格按照设计方案作业。,模板支撑模板工程设计方案-模板与满堂脚手架支撑的设计方案,高层建筑转换层施工技术与质量控制,钢筋的连接和绑扎,钢筋连接分三类：焊接连接焊接接头不但质量好，而且节约钢材。在钢筋加工中，应优先采用焊接接头。常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电阻电焊和电渣压力焊等。机械连接钢筋机械连接是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，使两根钢筋能够传递力的连接方法。钢筋机械连接接头质量可靠，现场操作简单，施工速度快，无明火作业，不受气候影响，适应性强，而且可用于可焊性较差的钢筋。常用的机械连接接头有挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头和直螺纹套筒接头等。绑扎连接在加工设备受到限制的情况下，绑扎接头仍是普遍采用的方法。绑扎连接是钢筋接头中最简单的方法。它是将钢筋按规定的搭接长度，用扎丝在搭接部分的中间与两头三点扎牢就行了。每个扎点最好用两根扎丝,高层建筑转换层施工技术与质量控制,几种常用的不同形式钢筋连接对比表,转换层的基本做法,桥式结构 转换层结构跨越底层建筑平面两端，把荷载集中到几个支承点上。悬挑式结构（多为加强层）转换层中部支承在一个强劲的筒体上，而四面向外悬挑，既可以托起上部结构，也可在顶部而吊挂下面各楼层。,转换层与加强层的区别,转换层：由于建筑使用功能的改变导致结构布置的改变，此时需要设置转换层衔接上、下梁部分不同的结构。多为桥式结构加强层：因结构本身刚度和整体性的需要而设置。加强构件-伸臂。结构形式类似均需要占用1-2层的高度（因而称为“层”）,什么是加强层？,现以框架核心筒为例予以说明。为了提高这种结构的侧向抗力和刚度一个途径是把外框架的稀柱变为4m的密柱，这就是整体性很强、侧向刚度很大的筒中筒结构。另外一个途径，就是把核心筒的墙体轴线上连系外框、内筒的梁的截面高度从下层到上层增加到等于层高而变成一片剪力墙，这时外框与内筒整体性大大增加，结构的侧向刚度自然十分强大。实际上，并不需要从下到上的全部梁截面增高，仅需将l一3个层的梁截面高度增加到一个层高就会有理想的效果。这时梁截面的刚度已是普通梁的50100倍。这样的结构层就是加强层。该增高的梁称为水平刚臂或水平外伸构件。,什么是加强层？,加强层的结构形式,以水平刚臂构成的加强层，可以采用下列几种结构形式：梁式加强层如上所述，将普通大梁增大至所带高度(不一定等于层高，计算确定)；桁架式加强层水平刚臂是桁架，具有水平、垂直及斜向杆件；空腹桁架式加强层水平刚臂是空腹桁架只含有水平及垂直杆件；箱式加强层由整个一层的墙、外围梁与上、下楼板一起构成。应当注意，必要时在加强层设置周边水平环带构件，以加强整个结构的抗侧刚度。加强层水平刚臂构件早期常用钢结构，现已扩展到采用钢筋混凝土结构。,加强层有哪些特点？,加强层的特点,内力的作用种类（复习）,对于杆件结构体系来说，内部的内力有以下几种：轴向作用：拉力与压力，是指杆件横截面上所作用的截面法向力的合力。弯曲作用：弯矩，促使相邻截面一侧相互接近，另一侧相互分离的作用。因此弯矩在截面上产生拉力与压力，共同构成截面力偶。扭转作用：扭矩，距离无限接近相临截面上相互旋转错动的作用剪切作用：剪力，距离无限接近的相临截面上相互平行错动的作用。,课后思考,设计中几个常见的问题,课后研究 建筑软件与工程运用,课后调研 之 案例分析V形柱式结构转换重庆银星商城斜柱式结构转换沈阳华利广场大厦,两种特殊形式的结构转换层,V形柱式结构转换案例一：重庆银星商城，总建筑面积49800m2，地上28层，总高度101.2m，为商住、商贸综合楼，19层为商场，基本柱网为7.80m7.80m及7.80m9.30m,第10层为技术层及物业管理，第1126层为住宅，第27层及第28层为电梯技术间及水箱间。由于上部住宅的柱网、轴线与下部商场不能完全重合，对前述的转换层结构形式都不适合该工程的特点，而且材料用量及造价均较高。后来在第9层与第10 层利用两层空间设置了4根V形柱来完成结构转换。在该设计中V形柱占据两层空间。其斜度为1/5.3，在上面一层为两肢对称的斜柱，到下面一层合成为实腹的倒梯形状，双斜柱的截面积之和不小于下面倒梯形柱的截面积。在斜柱的顶部用拉梁互相联结，同时在斜柱的外跨框架梁采取加腋措施。采用V形柱式结构转换时，该层梁的剪力及弯矩要小的多，同时节省了材料用量及比较。可参考案例：世茂国际广场主楼结构设计，建筑结构优秀设计图集7p32-p33,斜柱式结构转换案例二：沈阳华利广场大厦，33层，总高度115m，框架核心筒结构体系。7层以上用作写字间、公寓，环绕圆形核筒设有16根走廊柱，目的是为了减小呈辐射状平面布置的主梁的跨度，并相应减小层高，然而，在7层以下，这16根环状布置的柱对商场的布置是不需要的，应予去除，这就构成了上、下层结构转换的问题。在设计中，采用了斜柱双环转换结构。将转换层以上16根环状平面布置的竖直柱，在两层楼高范围内，一律向核心筒方向转折，最终予核心筒相交。鱼油核心筒内设有电梯、楼梯、管道井、楼板，楼板开洞较多，这16根斜柱内力的水平分量主要由核心筒外的圆环形楼板来承受。在斜柱顶部的楼层梁板出现环向拉力，在斜柱底靠近核心筒的楼层梁板则出现环向压力。于是，相应分别在斜柱顶与斜柱底设置了抗拉环梁与抗压环梁，在设计中将环梁、楼板、斜柱顶主环梁的中心置于同一水平面上。由于斜柱在其与竖柱相交处产生水平分力作用于楼层，对该水平力最好的处理办法是设法在最短的传力途径上予以平衡消失。就这点来说，斜柱宜成对称设置。如重庆银星商城大厦。而沈阳华利广场大厦虽用的是单斜柱，但它对核心筒呈对称环状分布，在斜柱顶部的环向拉力及斜柱底部的环向压力分别由抗拉环梁与抗压环梁来承担。斜柱穿越的层数最少是一层，也可根据需要穿越23层，增多穿越的层数可使斜柱对楼层的水平分力大为降低。,
