1、高层建筑结构高层建筑结构 第第9 9章章 复杂高层建筑结构设复杂高层建筑结构设计计主讲 卓博华闽南理工学院（土木工程专业）9.1带转换层的高层建筑结构带转换层的高层建筑结构9.2带加强层的高层建筑结构带加强层的高层建筑结构9.3错层结构错层结构2第第9 9章章 复杂高层建筑结构设计复杂高层建筑结构设计9.4连体结构连体结构9.4多塔结构多塔结构 近年来国内、外高层建筑发展迅速，现代高层建筑越建越高、越建越近年来国内、外高层建筑发展迅速，现代高层建筑越建越高、越建越大，其建筑向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展。大，其建筑向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展。商场、停车场商场公共汽车、地面铁
2、地下铁车站地下铁结构转换层结构转换层结构转换层办公公寓旅馆观光、旋转餐厅综合性多功能高层建筑示意综合性多功能高层建筑示意 第第9 9章章 复杂高层建筑结构设计复杂高层建筑结构设计9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 下层中层上层旅馆 住宅小空间办公室大空间商业文娱中 小空间(a)（b）多功能建筑中结构正常布置与建筑功能的矛盾（示意图）多功能建筑中结构正常布置与建筑功能的矛盾（示意图）(a)(a)结构的正常布置；（结构的正常布置；（b b）建筑功能对空间的要求建筑功能对空间的要求建筑功能建筑功能：上部需要小开间的轴线布置和需要较多的墙体以满足旅馆：上部需要小开间的轴线
3、布置和需要较多的墙体以满足旅馆和住宅的功能要求；中部则需要小的或中等大小的室内空间，可以在和住宅的功能要求；中部则需要小的或中等大小的室内空间，可以在柱网中布置一定数量的墙体以满足办公用房的功能要求；下部需要尽柱网中布置一定数量的墙体以满足办公用房的功能要求；下部需要尽可能大的自由灵活的室内空间，要求柱网大、墙体尽量少，以满足商可能大的自由灵活的室内空间，要求柱网大、墙体尽量少，以满足商店、餐馆等公用设施的功能要求。店、餐馆等公用设施的功能要求。结构受力结构受力：由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，：由于高层建筑结构下部楼层受力很大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应是下部刚度
4、大，墙体多、柱网密，到上部渐渐减少墙、正常的结构布置应是下部刚度大，墙体多、柱网密，到上部渐渐减少墙、柱的数量，以扩大柱网。这样，结构的正常布置与建筑功能对空间的要柱的数量，以扩大柱网。这样，结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反求正好相反为满足建筑功能的要求，结构必须进行为满足建筑功能的要求，结构必须进行“反常规设计反常规设计”，即将上部布，即将上部布置小空间，下部布置大空间；上部布置刚度大的剪力墙，下部布置刚置小空间，下部布置大空间；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，就必须在结构转换的楼层设度小的框架柱。为了实现这种结构布置，就必须在结构转换的楼层
5、设置置结构转换层结构转换层（structure transfer storystructure transfer story），在结构转换层布置），在结构转换层布置转转换结构构件换结构构件(transfer member)(transfer member)。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部结构与下部结构轴线错大，或者下部楼层竖向结构轴线距离扩大或上部结构与下部结构轴线错位时，就必须在结构改变的楼层布置结构转换层，在结构转换层布置转位时，就必须在结构改变的楼层布置
6、结构转换层，在结构转换层布置转换结构构件。换结构构件。（一）结构转换层的建筑功能（一）结构转换层的建筑功能 在高层建筑中设置结构转换层可以实现以下建筑功能：在高层建筑中设置结构转换层可以实现以下建筑功能：1 1提供大的室内空间提供大的室内空间 在传统的剪力墙结构中，剪力墙间距小，适合于布置旅馆和住宅的客房层，在传统的剪力墙结构中，剪力墙间距小，适合于布置旅馆和住宅的客房层，当需要在底部布置商店、会议室、餐馆、文化娱乐及其它需要较大空间的公当需要在底部布置商店、会议室、餐馆、文化娱乐及其它需要较大空间的公用房间时，可以将部分剪力墙通过转换层变为框支剪力墙，用框架柱代替剪用房间时，可以将部分剪力墙
7、通过转换层变为框支剪力墙，用框架柱代替剪力墙，形成大空间剪力墙结构以满足建筑功能的要求。力墙，形成大空间剪力墙结构以满足建筑功能的要求。大空间剪力墙结构可以在建筑物下部一层或数层形成大空间。大空间剪力墙结构可以在建筑物下部一层或数层形成大空间。9.1.1 9.1.1 转换层的功能及主要结构形式转换层的功能及主要结构形式 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 2 2提供大的出入口提供大的出入口 一般而言，框架一般而言，框架核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的内筒从上到核心筒结构和外围为密柱框架的筒中筒结构的内筒从上到下不需作什么变化，需要转换的主要是外筒。由于外框
8、筒常常布置下不需作什么变化，需要转换的主要是外筒。由于外框筒常常布置3 34m4m的的柱距，无法为建筑物提供较大的入口，为了布置大的入口，要求在底部布置柱距，无法为建筑物提供较大的入口，为了布置大的入口，要求在底部布置水平转换构件以扩大柱距。此时，转换构件沿建筑平面周边柱列或角筒布置。水平转换构件以扩大柱距。此时，转换构件沿建筑平面周边柱列或角筒布置。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 （二）结构转换层的分类（二）结构转换层的分类 从结构角度看，结构转换层主要实现以下从结构角度看，结构转换层主要实现以下结构转换：结构转换：1 1、上层和下层结构类型的转换、上层和下
9、层结构类型的转换 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于剪力墙结构和框架-剪力墙结构中，称这种类剪力墙结构中，称这种类型的转换层为型的转换层为第第I I类转换层类转换层（图（图6-36-3中的转换层中的转换层）。）。2 2、上层和下层柱网、轴线的改变、上层和下层柱网、轴线的改变 转换层上、下层的结构形式没有改变，通过转转换层上、下层的结构形式没有改变，通过转换层使下部柱的柱距扩大，形成大柱网。这种换层使下部柱的柱距扩大，形成大柱网。这种转换层常用于框架转
10、换层常用于框架核心筒结构和外围密柱框核心筒结构和外围密柱框架的筒中筒结构的底部形成大入口的情况，称架的筒中筒结构的底部形成大入口的情况，称这种类型的转换层为第这种类型的转换层为第类转换层（图类转换层（图6-36-3中的中的转换层）。转换层）。3 3、同时转换结构形式和结构轴线位置、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，形成同时，柱网轴线与上部楼层的轴线错开，形成上、下结构错位的布置，称这种类型的转换层上、下结构错位的布置，称这种类型的转换层为第为第类转换层。类转换层。转换层转换层框架转
11、换结构形式剪力墙转换轴线图图6-3 6-3 转换层的结构功能转换层的结构功能 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 325502830028350243003560016600356003255028300283502430016600（a a）1-31-3层平面层平面 （b b）标准层平面标准层平面 广州金鹰大厦广州金鹰大厦（图 6-4），地下 1 层，地上 33 层，建筑总高度 H=110.9m。第 4 层为转换层，4 层以上为大开间剪力墙结构，14 层部分剪力墙转换为框支柱，形成较大室内空间以设置公共部分。框支梁截面尺寸mm8.24.1。广州金鹰大厦（广州金鹰
12、大厦（第第I I类转换层类转换层）1610016400164001610016100164001610016100164001640016100（a a）1 15 5层平面层平面 （b b）标准层平面标准层平面 转换梁截面尺寸mm2.14.0 框支柱截面尺寸mm8.06.0及 D=m9.0 转换层楼板厚mm180，一般层楼板厚mm130。北京军队离休干部活动中心北京军队离休干部活动中心（图（图6-5），），地下地下2层，地上层，地上21层，建筑总高度层，建筑总高度H=76.8m。5层以上为大开间剪力墙结层以上为大开间剪力墙结构，构，15层部分剪力墙转换为框支柱，层部分剪力墙转换为框支柱，形成较
13、大室内空间以设置公共部分。形成较大室内空间以设置公共部分。北京军队离休干部活动中心北京军队离休干部活动中心（第第I I类转换层类转换层）预应力大梁488003440052003440052005200488005200750600-250900-500预制梁（与外柱刚接与核心筒铰接）香港新鸿基中心香港新鸿基中心（图 6-6），51层，建筑物总高 H=178.6m，筒中筒结构，5 层以上办公楼，14 层为商业用房。外框筒柱距 2.4m，无法设置底层入口，采用mm5.50.2的预应力混凝土大梁进行结构轴线转换，将底层框筒柱距扩大为 16.8m 和12m。（a a）五层平面五层平面 （b b）标准层
14、标准层 香港新鸿基中心香港新鸿基中心 （第（第类转换层）类转换层）香港新鸿基中心香港新鸿基中心2008.42008.4摄于香港摄于香港(a)(a)转换层以下平面转换层以下平面 (b)(b)转换层以上平面转换层以上平面 南京新世纪广场工程南京新世纪广场工程（图 6-7），64 层（含 2层地下室），采用框架外筒和剪力墙内筒组成的筒中筒结构，该建筑第 7 层为转换层，地上 16 层和裙房为商业用房，第 7 层以上为写字楼。为了在底部布置大的出入口，采用沿外框筒设置 4 榀 7m 高的巨型桁架进行轴线转换，将底部外框筒的柱距由 3.75m扩大到 7.50m。南京新世纪广场工程南京新世纪广场工程（第（
15、第类转换层）类转换层）高层建筑上部立面收进时需要设置转换构件，上、下层柱不在同一轴线上，且往往是高位转换，转换构件布置比较复杂，要根据结构布置的具体情况采用不同的转换方式和转换构件，其中常用的是斜柱转换构件。柱转换构件。上层柱楼板辐射梁主环梁56 25斜柱沈阳华利广场沈阳华利广场为多边形高层钢筋混凝土结构，33层，高115m，上部为公寓，中间走道环向布置了柱子，到下部办公楼层时，取消环向走道及其环向柱子，采用了斜撑式的转换构件将上部环向柱子的荷载传递到内筒上（图6-8），楼板内布置钢筋环梁，抵抗斜撑推力。沈阳华利广场沈阳华利广场（第（第类转换层）类转换层）1417899009900780078
16、007800780078007800 7800780078007800120001200099009900781147800 780078007800780078007800 7800780078001200012000(a)1(a)15 5层平面层平面 （b b）6 62828层平面层平面 深深圳圳华华侨侨大大酒酒店店（图 6-11），地下1 层，地上 28 层，建筑总高度H=103.1m。第 5 层为转换层，6 层以上为客房，大开间剪力墙结构，纵向四轴线内廊式布置，下部 1-5 层则改为单跨框架，即纵向变为双轴线。框支梁截面尺寸mm5.27.1，框支柱截面尺寸mm3.24.1、mm75.2
17、4.1、mm6.14.1。1-5 层墙厚500mm，6 层以上墙厚 200mm、300mm、400mm。深圳华侨大酒店深圳华侨大酒店（第第类转换层类转换层）二、转换层的主要结构形式二、转换层的主要结构形式 从结构转换层的概念来从结构转换层的概念来看，建筑物上部结构与地看，建筑物上部结构与地基间的基础，广义上讲也基间的基础，广义上讲也是一种结构转换层。是一种结构转换层。因此，钢筋混凝土梁式、板式基础（包括柱下条形基础、交梁基础、片筏基础以及箱形基础）的结构形式同样可作为建筑物上部结构之间的转换结构形式。(j)(i)(h)(g)(l)(k)(f)(e)(d)(c)(b)(a)转 换 结 构 构 件
18、图图转换结构构件转换结构构件 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 (a)(b)(c)(d)(e)(f)内部大空间转换层的结构形式内部大空间转换层的结构形式 (a)(a)桁架；（桁架；（b b）箱形；（箱形；（c c）空腹桁架；（空腹桁架；（d d）托梁；（托梁；（e e）双向梁；（双向梁；（f f）板式板式 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 (a)(b)(c)(d)(e)(f)外部形成大入口的转换层外部形成大入口的转换层 (a)(a)转换梁转换梁(转换墙转换墙)；(b)(b)转换桁架；转换桁架；(c)(c)转换空腹桁架；转换空腹桁架
19、；(d)(d)多梁转换；多梁转换；(e)(e)合柱；合柱；(f)(f)转换拱转换拱 国内国内外筒的转换外筒的转换最常见的做法是转换梁或转换桁架最常见的做法是转换梁或转换桁架 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 平面和空间斜柱转换平面和空间斜柱转换 高层建筑上部立面收进时，上层柱、下层柱不在同一轴线上，转换构件常用的高层建筑上部立面收进时，上层柱、下层柱不在同一轴线上，转换构件常用的是是斜柱式的转换构件斜柱式的转换构件。采用斜柱转换方式和转换构件的实际工程有：沈阳华利广。采用斜柱转换方式和转换构件的实际工程有：沈阳华利广场、武汉世界贸易大厦主楼等。场、武汉世界贸易大
20、厦主楼等。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 三、带转换层高层建筑结构布置三、带转换层高层建筑结构布置 一、底部转换层的设置高度一、底部转换层的设置高度 结构转换层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结构转换层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（也可根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层），且或多处灵活布置（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，也可作为技术设备层。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。转换层位置较高时，易使框支剪力墙结构在转
21、换层附近的刚度、内力发生突转换层位置较高时，易使框支剪力墙结构在转换层附近的刚度、内力发生突变，并易形成薄弱层，其抗震设计概念与底层框支剪力墙结构有一定的差别。变，并易形成薄弱层，其抗震设计概念与底层框支剪力墙结构有一定的差别。转换层位置较高时，转换层下部的落地剪力墙及框支结构易于开裂和屈服，转换层位置较高时，转换层下部的落地剪力墙及框支结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。转换层位置较高的高层建筑不利于抗震。转换层上部几层墙体易于破坏。转换层位置较高的高层建筑不利于抗震。高层建筑混凝土结构设计规程高层建筑混凝土结构设计规程（JGJ3-2010JGJ3-2010）规定：对部分框支剪力
22、墙）规定：对部分框支剪力墙结构，转换层设置高度，结构，转换层设置高度，8 8度时度时不宜不宜超过超过3 3层，层，7 7度时度时不宜不宜超过超过5 5层，层，6 6度时其度时其层数可适当增加。层数可适当增加。对对底部带转换层的框架底部带转换层的框架核心筒结构核心筒结构和和外筒为密柱框架的筒中筒结构外筒为密柱框架的筒中筒结构，由于，由于其转换层上、下部结构的刚度突变不明显，转换层上、下内力传递途径的突其转换层上、下部结构的刚度突变不明显，转换层上、下内力传递途径的突变也小于框支剪力墙结构，转换层设置高度对这种结构虽有影响，但不如框变也小于框支剪力墙结构，转换层设置高度对这种结构虽有影响，但不如框
23、支剪力墙结构严重，因此这种结构的转换层位置可比框支剪力墙结构适当提支剪力墙结构严重，因此这种结构的转换层位置可比框支剪力墙结构适当提高。高。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 当当底部带转换层的筒中筒结构的外筒为由剪力墙组成的壁式框架底部带转换层的筒中筒结构的外筒为由剪力墙组成的壁式框架时，其转时，其转换层上、下的刚度突变及内力传递途径突变的程度与框支剪力墙结构比较换层上、下的刚度突变及内力传递途径突变的程度与框支剪力墙结构比较接近，其转换层设置高度的限制宜与框支剪力墙结构相同。接近，其转换层设置高度的限制宜与框支剪力墙结构相同。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转
24、换层宜设置在裙房的屋面层，并加对大底盘多塔楼的商住建筑，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。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。(d)(a)(c)(b)(f)(e)任意层形成大空间或改变柱列的转换层任意层形成大空间或改变柱列的转换层 (a)(a)巨型框架结构；巨型框架结构；(b)(b)错列墙梁结构；错列墙梁结构；(c)(c)错列桁架结构；错列桁架结构；(d)(d)错列剪力墙结构；错列剪力墙结构；(e)(e)迭层承托桁架结构；迭层承托桁架结构；(f)(f)多梁承托方案多梁承托方案9.1 9.1 带转
25、换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 二、转换层上、下刚度突变的控制二、转换层上、下刚度突变的控制 带转换层高层建筑结构设计时应控制转换层上、下层结构的等效刚度比。带转换层高层建筑结构设计时应控制转换层上、下层结构的等效刚度比。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 底底部部为为 2 2-5 5 层层大大空空间间部部分分剪剪力力墙墙结结构构，其转换层下部框架剪力墙结构的等效刚度与相同或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比e宜接近 1，非抗震设计时不应大于 2，抗震设计时不应大于 1.3。即 非抗震设计时：21e 抗震设计时：3.11e 9.1 9.1 带转
26、换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 转换层转换构件转换层上、下等效侧向刚度计算模型转换层上、下等效侧向刚度计算模型 （a a）计算模型计算模型1 1转换层及下部结构；（转换层及下部结构；（b b）计算模型计算模型2 2转换层上部结构转换层上部结构 为防止出现转换层下部楼层刚度较大，而转换层本层的侧向刚度较小，此为防止出现转换层下部楼层刚度较大，而转换层本层的侧向刚度较小，此时，等效刚度比虽能满足限值的要求，但转换层本层的侧向刚度过于柔软。时，等效刚度比虽能满足限值的要求，但转换层本层的侧向刚度过于柔软。高层建筑混凝土结构设计规程高层建筑混凝土结构设计规程（JGJ3-2002JGJ3-
27、2002）规定：规定：转换层结构除应满足转换层结构除应满足上述等效剪切刚度或等效侧向刚度比要求外，还应满足楼层侧向刚度比的要求：上述等效剪切刚度或等效侧向刚度比要求外，还应满足楼层侧向刚度比的要求：当转换层设置在当转换层设置在3 3层及层及3 3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的向刚度的60%60%。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 （三）转换构件的布置（三）转换构件的布置 转换层结构中转换构件的布置必须与相邻层柱网统一考虑。转换层结构中转换构件的布置必须与相邻层柱网统一考虑。不落地柱不落地柱
28、不落地柱不落地柱大梁大梁大梁主梁次梁支承柱上层大梁下层大梁(a)(b)(c)(d)(e)(f)大梁图图6-18 6-18 转换结构构件的平面布置转换结构构件的平面布置 把转换构件布置在平面周边柱列或角筒上（图把转换构件布置在平面周边柱列或角筒上（图6-18a6-18a、b b）内部要求尽量敞开自由空间，转换构件可沿横向平行布置（图内部要求尽量敞开自由空间，转换构件可沿横向平行布置（图6-18c6-18c）转换构件可沿纵向平行布置（图转换构件可沿纵向平行布置（图6-18d6-18d）当需要纵、横向同时转换时，转换构件可采用双向布置（图当需要纵、横向同时转换时，转换构件可采用双向布置（图6-18e
29、6-18e）间隔布置，并与相邻层错开布置（图间隔布置，并与相邻层错开布置（图6-18f6-18f）9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 (g)(h)(i)(j)(k)下层大梁上层大梁吊柱吊柱吊柱大梁大梁大梁与下层柱不连续图图6-18 6-18 转换结构构件的平面布置转换结构构件的平面布置 顺建筑平面柱网变化而合理布置（图顺建筑平面柱网变化而合理布置（图6-18g6-18g）相邻层互相垂直布置（图相邻层互相垂直布置（图6-18h6-18h）围绕巨大芯筒在底层四周自由敞开时，转换构件布置在两个方向的剪力墙上，并围绕巨大芯筒在底层四周自由敞开时，转换构件布置在两个方向的剪
30、力墙上，并向两端悬挑（图向两端悬挑（图6-18i6-18i）必要的话可对角线布置（图必要的话可对角线布置（图6-18j6-18j）建筑平面及芯筒为圆形时，可放射性布置（图建筑平面及芯筒为圆形时，可放射性布置（图6-18k6-18k）。）。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主要结构上，转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主要结构上，且且转换层上部结构应尽可能地落到转换梁的中面上转换层上部结构应尽可能地落到转换梁的中面上，以避免转换梁受到很，以避免转换梁受到很大的扭矩。大的扭矩。转换构件布置时，
31、应尽量避免出现框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及次转换构件布置时，应尽量避免出现框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及次梁上的剪力墙的方案。考虑到框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还梁上的剪力墙的方案。考虑到框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外，还需承受次梁传给的剪力、扭矩和弯矩，框支柱易受剪破坏。需承受次梁传给的剪力、扭矩和弯矩，框支柱易受剪破坏。因此，因此，B B级高度框支剪力墙结构不宜采用框支主、次梁方案级高度框支剪力墙结构不宜采用框支主、次梁方案；A A级高度框支剪力墙结构可以采用，但设计中应对框支剪力墙进行应级高度框支剪力墙结构可以采用，但设计中应对框支剪力墙进行应力分析，按应力校核配筋
32、，并加强配筋构造措施。力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 （四）剪力墙、筒体和框支柱的布置（四）剪力墙、筒体和框支柱的布置 落地剪力墙、筒体和框支柱的布置对于防止转换层下部结构在地震中发生严重破坏落地剪力墙、筒体和框支柱的布置对于防止转换层下部结构在地震中发生严重破坏或倒塌将起着十分重要的作用。必须特别注意落地剪力墙、筒体和框支柱的布置。为或倒塌将起着十分重要的作用。必须特别注意落地剪力墙、筒体和框支柱的布置。为此，应采取措施防止转换层下部结构发生破坏此，应采取措施防止转换层下部结构发生破坏标准层底层L框支梁框支柱地墙落
33、B图图6-19 6-19 底部大空间剪力墙结构底部大空间剪力墙结构 1 1、带转换层的筒体结构的内筒应全部上、下贯通落地并按刚度要求增加墙厚度；、带转换层的筒体结构的内筒应全部上、下贯通落地并按刚度要求增加墙厚度；框支剪力墙结构要有足够的剪力墙上、下贯通落地并按刚度要求增加墙厚度。框支剪力墙结构要有足够的剪力墙上、下贯通落地并按刚度要求增加墙厚度。与建筑协调，争取尽可能多的剪力墙、筒体落地，且落地纵向、横向剪力墙最好与建筑协调，争取尽可能多的剪力墙、筒体落地，且落地纵向、横向剪力墙最好成组布置，组合为落地筒体（图成组布置，组合为落地筒体（图6-196-19）。加大落地剪力墙、筒体底部墙体的厚度
34、，）。加大落地剪力墙、筒体底部墙体的厚度，尽量增大落地剪力墙、筒体的截面面积。尽量增大落地剪力墙、筒体的截面面积。落地剪力墙、筒体数量本来就不多，所以尽量不开洞，开小洞，以免刚度削弱太落地剪力墙、筒体数量本来就不多，所以尽量不开洞，开小洞，以免刚度削弱太大。若需开洞，洞口宜布置在落地剪力墙、筒体墙体的中部。大。若需开洞，洞口宜布置在落地剪力墙、筒体墙体的中部。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 5、转换层上部结构与下部结构的等效剪切刚度（等效侧向刚度）比应满足、转换层上部结构与下部结构的等效剪切刚度（等效侧向刚度）比应满足高层建筑混凝土结构设计规程高层建筑混凝土结
35、构设计规程（JGJ3-2010）要求，以控制刚度突变，）要求，以控制刚度突变，减小内力突变程度，缩短转换层上、下结构内力传递途径。减小内力突变程度，缩短转换层上、下结构内力传递途径。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 剪力墙框支梁框支柱97.306.66.62.011.16 6.311.166.311.166.3 带转换层的底层大空间剪力墙结构的研究和工程应用始于带转换层的底层大空间剪力墙结构的研究和工程应用始于7070年代中期；年代中期；2020世纪世纪9090年代的十年间，底部带转换层的大空间剪力墙结构迅速发展，在地震区年代的十年间，底部带转换层的大空间剪力墙
36、结构迅速发展，在地震区许多工程的转换层位置已较高，目前国内已建工程底部大空间的通常最多层数许多工程的转换层位置已较高，目前国内已建工程底部大空间的通常最多层数为：为：8 8度抗震设计时，度抗震设计时，3-43-4层；层；7 7度抗震设计时，度抗震设计时，5 5层；层；6 6度抗震设计时，度抗震设计时，6-76-7层，层，但一般情况下为但一般情况下为1-31-3层层。图图6-21 6-21 深圳荔景大厦（深圳荔景大厦（2323层，底部层，底部9 9层框支剪力墙结构）层框支剪力墙结构）9.1.2 9.1.2 梁式转换层高层结构设计梁式转换层高层结构设计 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转
37、换层高层建筑结构设计 底部带转换层的高层建筑设置的转换结构构件可采用底部带转换层的高层建筑设置的转换结构构件可采用转换梁转换梁、转换桁架转换桁架、空腹桁空腹桁架架、箱形结构箱形结构、厚板厚板等。等。梁式转换层结构在实际工程中的应用较广，梁式转换层结构在实际工程中的应用较广，对国内、外对国内、外150150余幢带转换层的高层建余幢带转换层的高层建筑结构的统计表明，有筑结构的统计表明，有9393幢采用梁式转换层高层建筑结构，约占幢采用梁式转换层高层建筑结构，约占60%60%。(a)(b)(c)(d)(h)(g)(e)(f)梁式转换层的结构类型梁式转换层的结构类型 9.1 9.1 带转换层高层建筑结
38、构设计带转换层高层建筑结构设计 一、一般原则一、一般原则 带转换层高层建筑结构是一种受力复杂、不利抗震的高层建筑结构，结构设计需遵循的一带转换层高层建筑结构是一种受力复杂、不利抗震的高层建筑结构，结构设计需遵循的一般原则如下：般原则如下：1 1、减少转换布置、减少转换布置 布置转换层上、下主体竖向结构时，要注意尽可能多的布置成上、下主体竖向结构连续贯布置转换层上、下主体竖向结构时，要注意尽可能多的布置成上、下主体竖向结构连续贯通，尤其是在框架通，尤其是在框架核心筒结构中，核心筒宜尽量予以上、下贯通。核心筒结构中，核心筒宜尽量予以上、下贯通。2 2、传力直接、传力直接 布置转换层上、下主体竖向结
39、构时，要注意尽可能使水平转换结构传力直接，尽量避免多布置转换层上、下主体竖向结构时，要注意尽可能使水平转换结构传力直接，尽量避免多级复杂转换，更应尽量避免传力复杂、抗震不利、质量大、耗材多、不经济、不合理的厚级复杂转换，更应尽量避免传力复杂、抗震不利、质量大、耗材多、不经济、不合理的厚板转换。板转换。3 3、强化下部、弱化上部、强化下部、弱化上部 为保证下部大空间整体结构有为保证下部大空间整体结构有适宜适宜的刚度、强度、延性和抗震能力，应尽量强化转换层下的刚度、强度、延性和抗震能力，应尽量强化转换层下部主体结构刚度，弱化转换层上部主体结构刚度，使转换层上、下部主体结构的刚度及变部主体结构刚度，
40、弱化转换层上部主体结构刚度，使转换层上、下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近。形特征尽量接近。对于下部核心筒框架、上部剪力墙的带转换层高层商住楼结构，对于下部核心筒框架、上部剪力墙的带转换层高层商住楼结构，应强化下部核心筒应强化下部核心筒，如加，如加大筒体尺寸、加厚筒壁厚度、加高混凝土强度等级，必要时可在房屋周边增置部分剪力墙大筒体尺寸、加厚筒壁厚度、加高混凝土强度等级，必要时可在房屋周边增置部分剪力墙;同时弱化上部剪力墙同时弱化上部剪力墙，如剪力墙开洞、开口、短肢、薄墙等，并尽量避免高位转换。，如剪力墙开洞、开口、短肢、薄墙等，并尽量避免高位转换。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转
41、换层高层建筑结构设计 4 4、优化转换结构、优化转换结构 抗震设计时，当建筑功能需要不得已高位转换时，转换结构还宜优先选择不致引抗震设计时，当建筑功能需要不得已高位转换时，转换结构还宜优先选择不致引起框支柱起框支柱(边柱边柱)柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式，如斜腹杆桁架柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式，如斜腹杆桁架(包括支撑包括支撑)、空腹桁架和宽扁梁等，同时要注意其需满足承载力、刚度要求，避免脆性破坏。空腹桁架和宽扁梁等，同时要注意其需满足承载力、刚度要求，避免脆性破坏。5 5、计算全面准确、计算全面准确 必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分，采用符合实际受力变形状态必须将转换
42、结构作为整体结构中一个重要组成部分，采用符合实际受力变形状态的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。采用有限元方法对转换构件进行的正确计算模型进行三维空间整体结构计算分析。采用有限元方法对转换构件进行局部应力分析。局部应力分析。二、底部大空间剪力墙结构的计算二、底部大空间剪力墙结构的计算 （一）水平力在各片剪力墙之间的分配（一）水平力在各片剪力墙之间的分配 带转换层高层建筑结构，在结构内力与位移整体计算后应采用有限元法对简化带转换层高层建筑结构，在结构内力与位移整体计算后应采用有限元法对简化处理的转换结构构件进行应力分析，保证转换结构构件计算分析的可靠性。处理的转换结构构件进行应力分析，保
43、证转换结构构件计算分析的可靠性。带转换层高层建筑结构带转换层高层建筑结构整体计算整体计算分析时，应采用至少分析时，应采用至少两种不同力学模型两种不同力学模型的三维的三维空间分析软件（空间杆系、空间杆空间分析软件（空间杆系、空间杆薄壁杆系、空间杆薄壁杆系、空间杆墙元及其他组合有限元等墙元及其他组合有限元等计算模型）进行整体内力和位移计算。抗震计算时，宜考虑平扭藕连计算结构的扭计算模型）进行整体内力和位移计算。抗震计算时，宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应，振型数不应小于转效应，振型数不应小于1515，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9 9倍，且计算倍，且计
44、算振型数应使振型参与质量不小于总质量的振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%90%；应采用弹性时程分析法进行多遇地震；应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算下的补充计算9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 1324567213 4 5 6 7BV转换层楼层底部大空间层标准层L1 2 3 4 5B6 7图图6-23 6-23 水平力在各片剪力墙之间的分配水平力在各片剪力墙之间的分配 整体分析结果表明，底部大空间剪力墙结构以转换层为分界，上、下两部整体分析结果表明，底部大空间剪力墙结构以转换层为分界，上、下两部分的内力分布规律是不同的分的内力分布规律是不同的(
45、图图6-23)6-23)。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 由于目前底层大空间剪力墙结构计算机分析采用的三维空间分析程序或由于目前底层大空间剪力墙结构计算机分析采用的三维空间分析程序或协同工作分析程序都采用了转换层楼板平面内刚度为无穷大的假定，因而得协同工作分析程序都采用了转换层楼板平面内刚度为无穷大的假定，因而得到转换层楼层所有框支柱和剪力墙的位移相等、水平力按框支柱和落地剪力到转换层楼层所有框支柱和剪力墙的位移相等、水平力按框支柱和落地剪力墙的刚度比例分配而产生的。墙的刚度比例分配而产生的。在底部大空间层，由于框支柱的刚度很小，往在底部大空间层，由于框支柱的
46、刚度很小，往往不足落地剪力墙刚度的往不足落地剪力墙刚度的1%1%，因此水平剪力集中到落地剪力墙上，几乎为百，因此水平剪力集中到落地剪力墙上，几乎为百分之百；框支柱的剪力很小，接近于零。分之百；框支柱的剪力很小，接近于零。根据底层大空间剪力墙结构试验研究表明：转换层楼板要完成上、下层根据底层大空间剪力墙结构试验研究表明：转换层楼板要完成上、下层剪力的重新分配，在自身平面内受力很大，楼板有显著大变形。楼板的变形剪力的重新分配，在自身平面内受力很大，楼板有显著大变形。楼板的变形将使大空间部分框支柱的位移增大，从而使框支柱的剪力比计算值大将使大空间部分框支柱的位移增大，从而使框支柱的剪力比计算值大3-
47、53-5倍，倍，甚至更多。甚至更多。因此，底部大空间楼层框支柱的内力不能直接采用按楼板平面内刚度为因此，底部大空间楼层框支柱的内力不能直接采用按楼板平面内刚度为无穷大假定的计算结果。也就是说，无穷大假定的计算结果。也就是说，采用目前三维空间分析程序或协同工作采用目前三维空间分析程序或协同工作分析程序的计算机方法和手算方法，都要加以修正。分析程序的计算机方法和手算方法，都要加以修正。9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 每层框支柱的数目每层框支柱的数目1010根的场合根的场合 当框支层为当框支层为1-21-2层时层时,每根柱所受的剪力至少取基底剪力的每根柱所受的剪力至
48、少取基底剪力的2%2%当框支层为当框支层为3 3层及层及3 3层以上时层以上时,每根柱所受的剪力至少取基底剪力的每根柱所受的剪力至少取基底剪力的3%3%每层框支柱的数目每层框支柱的数目1010根的场合根的场合 当框支层为当框支层为1-21-2层时层时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的20%20%当框支层为当框支层为3 3层及层及3 3层以上时层以上时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的30%30%调整原则调整原则:9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 （二）框支剪力墙的工作特点（二）框支剪
49、力墙的工作特点LhcL小拱大拱qhblnln图图 6 6-24 24 上部剪力墙内垂直应力上部剪力墙内垂直应力y分布分布 B=0.5L-c=0.2L=0 x+0.3LR0q0.7L=0A=0.4LxlnlnLL图图 6 6-25 25 上部剪力墙内水平应力上部剪力墙内水平应力x分布分布 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 最大轴拉力截面0.7M0.50LAB0.35L-0.45L0.15L-0.25L0.85NNmaxmaxMmax=0=0最大正弯矩截面边支座截面max0.5M0.98Nmax中支座截面跨中截面0.6MmaxmaxLLLlnn弯矩M轴力N反弯点0.
50、87L图图 6 6-2 26 6 墙墙板板中中剪剪应应力力的的分分布布 图图6-27 6-27 双跨框支梁中内力的分布规律双跨框支梁中内力的分布规律 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 拉应力区厚度2墙厚（a a）单跨框支层上部墙体应力）单跨框支层上部墙体应力y （b b）单跨框支梁、柱内力单跨框支梁、柱内力 （c c）双双跨跨框框支支层层上上部部墙墙体体应应力力y （d d）双跨框支层上部墙体应力）双跨框支层上部墙体应力x；（；（e e）双跨框支梁、柱内力）双跨框支梁、柱内力 9.1 9.1 带转换层高层建筑结构设计带转换层高层建筑结构设计 分析表明，分析表明，
