结构设计中避免转换结构的一种方法

高层建筑结构转换层施工质量控制摘要：高层建筑结构中转换层的形式多种多样，它满足了人们对建筑艺术的需要。

在结构施工过程中，转换层的施工质量控制是比较普遍的施工难点。

本文全面介绍在高层建筑结构转换层的施工中针对施工方案制定、模板支设和混凝土浇筑等施工过程所采取的具体控制措施。

关键词：高层建筑；转换层；施工；质量控制现代高层建筑是向更高、体型更复杂、结构形式更多样、功能更齐全、综合性更强的方向发展。

然而在设计中，由于结构下部楼层受力较大，上部楼层受力较少，正常布置时是下部刚度大，墙多柱网密，到上部渐渐减少墙，柱扩大轴线间距。

为满足建筑物的功能要求，实现结构布置，必须在结构变换的楼层设置转换层，转换层大致有梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式等。

当采用外框筒结构时，外筒距一般在310 m以内，无法提供建筑物较大入口，因此必须在下层部分通过设置转换层来改变柱距，以形成大的入口，这种外筒的转换层可以采用多种形式的转换结构，如：转换梁、转换桁架、转换拱等。

实际工程中转换梁最为广泛。

一、结构转换层施工技术及质量控制措施该工程转换层施工的主要关键点和难点为模板支撑加固、钢筋的连接与绑扎以及混凝土浇注及裂缝控制, 而这也是目前建筑施工人员研究的重点和难点。

（一）模板支撑系统设计。

支撑系统可用48钢管或门型搭设。

对板底支撑, 按立杆间距不超过1 m的要求搭设一般可保证安全。

对于梁底支撑, 因施工荷载大, 必须进行承载力验算。

转换层板底支撑采用间距@900 mm门型架搭设。

梁底支撑采用门型架加独立支撑,门型架步距@450 mm, 独立支撑步距@900mm。

（二）下层结构承载力验算。

因转换层施工荷载大, 除验算本层支撑承载力外, 由于荷载的传递作用, 尚应验算以下各层的结构承载力。

施工时, 一、二层梁板支撑体系尚未拆除, 地下室负一层支撑已拆, 对该三层实际受力体系的承载力进行了验算, 此验算过程较复杂, 可用专用电算程序进行, 本文略去该计算过程, 验算结果为各层受力体系均能满足施工要求。

高层建筑结构转换层的结构设计齐荠发表时间：2018-03-28T16:36:16.830Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：齐荠[导读] 摘要:高层建筑能有效缓解土地资源的使用情况，在建筑结构设计上人们也更加注重建筑的质量和结构安全性江苏万融工程科技有限公司江苏省徐州市 221000 摘要:高层建筑能有效缓解土地资源的使用情况，在建筑结构设计上人们也更加注重建筑的质量和结构安全性。

应用转换层结构能让高层建筑的结构设计更加合理，让其有更大的活动空间，而且还能让高层结构受力更加均衡，整体建筑结构的稳定性都得到了有效提升。

在实际转换层的结构设计中，施工人员要把握好设计的原则，根据建筑的实际功能和特性进行设计，避免有浪费的情况出现，这样也才能使建筑自身的经济效益提高上来。

关键词:高层建筑;转换层;设计结构1、转换层常见类型转换层根据建筑功能的需要，可作为正常使用的楼层，但应有较大的层高作为保证；在层高受限制或设备专业需要时，也可以作为设备层，在结构型式上，转换层在设计常分为以下几种类型：（1）梁式转换层；（2）箱式转换层；2、转换层在高层建筑中的布置原则转换结构可以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(或是楼层局部布置转换层),且自身的这个空间既可以作为正常使用楼层,也可以作为技术设备层,但应该保证转换层有足够的刚度,以防止沿竖向刚度过于悬殊。

当建筑物较高柔(如框架-核心筒结构),整体刚度可能不足,在结构竖向的一定部位设置水平刚性楼层(加强层),人为地加强结构的整体弯曲效应,这时转换层可同建筑物的加强层、设备层等统一考虑。

对大底层上部为多塔的建筑,塔楼的转换层宜设置在裙楼的屋面层,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。

对部分框支剪力墙高层建筑结构,其转换层的位置, 7度区不宜超过第5层; 8度区不宜超过第三层。

转换层位置超过上述规定时,应作专门研究并采取有效措施。

上部结构设计注意哪些问题- 结构理论上部结构设计注意的问题1.十字交叉次梁刚度明显不同，上部未设通长筋。

由于支座条件、断面和跨度的不同，双向十字交叉次梁肯定刚度不同，从而形成事实上的主次梁关系，只不过是份量不同而已。

如果二者刚度相差较大，刚度小的次梁在刚度大的次梁处有可能出现负弯矩，如果不配上部通长筋，上部钢筋接头正好位于支座处，容易开裂。

必要的话可以调整断面尺寸直接做成主次梁。

2.结构设置抗震缝时，按照最新抗震理念，除应符合规范规定的缝宽以外，尚应满足中震下不碰撞的要求。

即按照中震(基本上是提高1.5度)计算该点位移值的两倍。

3.钢筋砼结构体系布置应符合下面要求：住宅结构禁止采用平面和竖向同时不规则的超限结构体系。

横向框架在15m范围内框架至少需拉通一榀，纵向框架至少需拉通2榀。

电梯井、楼梯间禁止采用悬挑结构。

高层建筑设置角窗或凸窗时，建筑物阳角的角点处必须设置竖向受力构件。

剧场、体育馆、会堂等大跨度、空旷的公共建筑不宜采用纯框架结构体系。

4.框架—剪力墙结构，剪力墙承受的地震倾覆力矩应大于50%，未达到50%时，其框架部分的抗震等级应按框架结构采用，柱轴压比限值宜按框架结构规定采用。

有些设计人员为满足50%这一要求，仅在底部增设一些剪力墙，这种做法不符合规范的要求，剪力墙应上、下贯通。

5.剪力墙平面外大梁下部措施不够。

垂直于剪力墙设置大梁(跨度大于5米)时，无论是主梁和次梁，均应该在大梁下剪力墙相应部位设置翼缘、扶壁柱，最差也要设置暗柱(暗柱可以取梁宽加两倍墙厚)。

许多工程是因为有墙体才设置大梁，完全可以设置翼墙。

6.框剪结构或者剪力墙结构，当楼电梯井背对背时，应特别注意楼电梯之间剪力墙的稳定问题，其厚度不能太小。

该墙体在楼梯踏步板范围之内两侧都相当于开洞，没有楼板作为侧向支撑。

厚度取值没有明确规定，并且受力也不好。

必要时应在电梯井布置垂直于该墙体的剪力墙。

a.剪力墙长度不宜大于8米的理解(刚度均匀，弯曲破坏)避免各个击破，如刚度均匀也可以;b.短肢剪力墙(l/h=5~8)，尽量避免大部分刚刚超过8.0，此乃钻规范的空子c.剪力墙厚度：h/H限值。

刍议梁式转换层结构设计的注意事项一、梁式转换层设计原则高层建筑物的刚度因为建筑转换层的设置而导致发生突变，转换层上下在水平地震荷载作用下易形成薄弱环节，最常见的是发生侧向刚度突变和楼层受剪承载力突变，因此高层建筑在进行转换层设计时，应充分考虑以下几个基本原则：1.1为了计算分析设计和施工实施的便利，选择转换层结构形式及布置转换构件时应具有明确传力路径，尽量采用主梁直接转换，少用二级次梁转换，避免三级次梁转换；1.2为了控制发生突变的结构刚度变化量，需进行转换的竖向构件尽可能减少，转换构件的分布也不要过于集中；1.3转换层设计的刚度能够满足建筑物安全和经济即可，不需要设置过大；1.4在充分保证建筑物使用要求的基础上，尽量降低建筑中转换层的结构高度，从而提高整体建筑稳定性能。

减少转换层高度亦对减少刚度突变的影响有很大好处。

二、梁式转换层结构设计要点2.1转换梁的截面设计普通梁截面设计方法。

直接取用高层建筑结构计算分析程序（如PKPM系列、midasBuilding等）计算出的转换梁内力结果，按普通梁进行受构件承载力计算。

偏心受拉构件截面设计方法。

在《高层建筑混凝土结构技术规程》中，规定"框支梁为偏心受拉构件，按《混凝土结构设计规范》规定设计，即偏心受拉构件进行截面设计。

按偏心受拉构件进行截面设计的关键是如何将有限元分析得到的转换梁截面上的应力换算成截面内力，但这是一种比较麻烦的事情。

分析表明，根据转换梁的截面内力（M，N）按偏心拉构件进行正截面承载力计算，根据（V）进行斜截面受剪承载力计算。

在没有条件对梁式转换层结构进行有限元分析时，可采用有关表格计算转换梁的截面内力。

深梁截面设计方法。

实際工程中转换梁的高跨比h/1=1/8-1/6，因此转换梁是一种介于普通梁和深梁之间的梁，尤其是框支转换梁，其受力和破坏特征类似于深梁。

当转换梁承托的上部墙体满跨或基本满跨时，转换梁与上部墙体之间共同工作的能力转强，此时上部墙体和转换梁的受力如同一倒T形深梁，转换梁为该组合深梁的受拉翼缘，跨中区存在很大的轴向拉力，此时转换梁就不能按普通梁进行截面设计，但如果将倒T形深梁的受拉区部分划出来按偏心受拉构件进行截面设计，计算出的纵向受力钢筋的配筋量偏少，不满足承载力的要求。

建筑转换层结构设计方法及要点详解一、设计原则1、减少转换,尽量避免多级转换布置转换层上下主题竖向结构时,注意使尽可能多的上部竖向结构能向下落地连续贯通,尤其框架-核心筒中核心筒应上下贯通.同时注意传力要明确、直接,避免多级转换.2、强化下部,弱化上部强化转换层下部结构侧向刚度,弱化上部刚度,使转换层上下刚度尽量接近,平滑过渡.3、计算分析全面细致必须将转换结构作为整体结构中一个重要组成部分采用复合实际受力状态的计算模型进行三维空间整体结构计算分析.必要时可采用有限元分析方法对转换结构进行补充计算.二、设计要点1、转换结构构件的水平地震作用计算内力应分别乘以增大系数1.9（特一级）、1.6（一级）、1.3（二级）.2、转换层与其上层的抗侧刚度比应满足《高规》附录E的规定.在实际工程中转换层设在1、2层时,一般很难两个方向都接近1,一个方向大于0.5,另一个方向达到0.8就比较理想了.3、框支框架承担的地震倾覆力矩小应于结构总地震倾覆力矩的50%.4、部分框支剪力墙结构框支柱承受的水平地震剪力标准值应满足《高规》10.2.17的要求.特别注意薄弱层要按《高规》3.5.8条进行调整.三、梁式转换1、截面高度取值转换梁截面高度不宜小于计算跨度的1/8.通常要做到1/6.托柱转换梁截面宽度不应小于其上所托柱在梁宽方向的截面宽度.框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度,且不宜小于其上墙体厚度的2倍和400mm的较大值.2、截面配筋要求需满足《高规》10.2.7强条要求.3、工程案例8度区,16层住宅楼,底部2层已经存在转换,现13层处高位转换,多处大悬挑.下图图一为最初笔者由于受制于建筑条件所不得以采用的结构方案,该位置为13层局部截图,被圈起来的部位上面设置柱子.在设计过程中遇到了如下问题：即该处转换梁计算出需要600X800的截面,不满足净高要求,且不能够采取上翻等方式解决.当时想到的解决方案主要有:1)整层提高砼编号———因一两个构件而采取此方案不甚妥当,被pass掉.2）加抗剪钢板———施工难度大,容易出现劈裂裂缝,当然钢板的抗剪贡献还是很大的,但不建议采用.但是,傅总直接否定此种200厚剪力墙做支座的方案,建议采用厚墙体上面托柱或直接用大柱子来转换.于是最终采用图二所示方案.反思：为什么我会用这种200厚的墙来做转换？结构概念！一个高层建筑在高位进行局部转换一定要保证托梁构件有足够的刚度和延性,否则很容易在那个位置形成破坏,影响结构安全.同样转换梁也要在设计中予以重视,保证其安全性.四、桁架转换1、上弦杆节点宜布置成与上部密柱、剪力墙肢形心对齐.2、计算软件SATWE：可计算桁架,但要注意定义其所在层为转换层.桁架下弦若布置楼板则需要新建一层,由于层的概念导致其位移等结果不准确.midas building：下弦布置楼板无需新建一层,且其位移,周期等结果无异常.3、工程案例笔者做过的厦门市某办公项目项目,地上9层,地下两层车库+人防.在其地上二层局部由于下方设置了大宴会厅,所以此局部采用钢桁架转换,梁上柱位置如下图所示.为了保证结构的安全性,设置转换桁架的性能目标为中震弹性,并分别就桁架与主体结构刚接与铰接进行复核.五、其他转换形式1、搭接柱转换该方式混凝土用量少,造价低,自重小,且转换层本层建筑空间可充分利用,上、下层沿竖向刚度突变较小.但要特别注意搭接柱上方楼盖承受很大拉力,易形成薄弱部位.2、斜撑转换该方式传力明确,受力合理,水平地震作用下应力集中程度减缓,有利于抗震.3、宽扁梁转换该方式有利于降低转换层高度和方便建筑设备专业使用,与建筑功能的结合较普通转换形式占有很大优势.。

抗扭构造措施在工程建设中，扭转是指在物体受到力矩作用时发生的旋转变形。

扭转不仅会对结构造成一定的影响，而且可能导致结构的破坏。

因此，在进行工程结构设计时，需要采取一些抗扭构造措施来增强结构的抗扭能力。

本文将介绍几种常见的抗扭构造措施，并对每种措施的优缺点进行比较。

1. 增加构造体积由于材料抗扭能力与断面积成正比，因此增加构造体积可以有效提高结构的抗扭能力。

比如在柱子的设计中，可以增大柱子的截面尺寸，或者在截面上设置翼缘来增加扭转惯性矩，从而提高柱子的抗扭能力。

然而，增加构造体积也会增加结构的自重，对于一些特殊情况下需要轻量化的结构来说，这种方法并不适用。

2. 增加纵向约束增加纵向约束是一种简单有效的抗扭构造措施。

通过增加纵向约束，可以限制结构的旋转变形，从而提高结构的抗扭能力。

常见的纵向约束包括设置边梁、加固筋等。

边梁是指沿结构边缘设置的梁，用来增加结构的刚度。

边梁可以通过增加截面面积和设置翼缘来提高结构的抗扭能力。

加固筋是指在结构中加入额外的钢筋，通过增加钢筋的数量和布置方式来增强结构的刚度和韧度，从而提高结构的抗扭能力。

然而，增加纵向约束也会增加工程的复杂性和成本，需要进行合理的设计和施工。

3. 使用抗扭材料钢材是一种常用的抗扭材料，具有优异的抗扭能力。

在某些结构设计中，可以使用钢材来代替其他材料，从而提高结构的抗扭能力。

比如在混凝土柱子的设计中，可以在柱子的外侧包裹一层钢板，从而增加柱子的抗扭能力。

然而，使用抗扭材料也会增加工程的成本，并且需要进行合理的设计和施工。

4. 优化结构形式优化结构形式是一种综合的抗扭构造措施。

通过优化结构的形式和布置，可以提高结构的抗扭能力。

比如在建筑设计中，可以采用斜框架结构来增加房屋的抗扭能力。

斜框架结构由多个对角线构成，可以有效地限制结构在扭转过程中的变形。

优化结构形式需要进行合理的设计和施工，并且需要考虑对结构其他性能的影响。

综上所述，抗扭构造措施是保障工程结构抗扭能力的重要手段。

引用引用对转换结构的认识与把握默认分类2010-07-13 14:41:58 阅读14 评论0 字号：大中小订阅本文引用自cenderilar《引用对转换结构的认识与把握》引用cenderilar的引用对转换结构的认识与把握引用会挽雕弓的对转换结构的认识与把握朱炳寅在多高层建筑结构设计中经常遇到转换结构问题。

结构的转换分为对上部剪力墙的转换（一般称其为框支转换）和对上部框架柱的转换（一般称其为框架转换）。

在框支转换中，转换不仅改变了上部剪力墙对竖向荷载的传力路径，而且将上部抗侧刚度很大的剪力墙转换为抗侧刚度相对很小的框支柱，转换层上下的侧向刚度比很大，形成结构软弱层和薄弱层，引起地震剪力的剧烈变化，对结构的抗震极为不利，应采取严格而有效的抗震措施；而在框架转换中，转换虽然也改变了上部框架柱对竖向荷载的传力路径，但转换层上部和下部的框架刚度变化不明显，属于一般托换，对结构的抗震能力影响不大，其抗震措施可比框支转换适当降低。

由于高规[1]在第10.2节中没有明确区分框支转换和框架转换，加大了对转换结构设计的难度。

因此，结合相关规定，明确转换结构的概念，区分并把握好转换结构类型是做好转换结构设计工作的重要前提。

一、对转换结构的认识1、高规第10.2.1条规定，“在高层建筑的底部，当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，应设置结构转换层”。

理解上述规定时应注意规范的下列关键用词：1）“高层建筑的底部”——规范明确了高规所涉及转换的位置，就是在高层建筑的底部。

对高层建筑的底部可从以下两方面理解：（1）对剪力墙转换时，可将高规第10.2.2条限定的底部大空间层数确定为其底部的范围（见表1），其中，6度区底部大空间的层数可按不超过6层控制。

当底部大空间层数超过表1的数值时，应报请进行抗震设防超限审查。

（2）对框架柱转换时，由于转换层上下不存在明显的刚度突变问题，因此，对一般框架转换可不限制转换层的位置。

建筑转换层结构设计中应注意的问题【摘要】随着我国建筑行业的大力发展，建筑质量受到越来越多的关注。

针对建筑结构设计中常见的问题进行研究分析，并结合相关实例进一步说明建筑结构设计中相关问题的解决措施，以期对读者有所帮助。

【关键词】建筑结构；设计；转换层1.常见问题分析1.1地基与基础设计在进行地基设计时，需要同时注意建筑基础和建筑主体的作用，采取有效的措施加强上部结构的强度和刚度，提高建筑物对地基变形的适应能力。

由于我国占地面积广，地质条件复杂，所以在进行地基设计时一定要参考地方性规范的内容，以避免设计不当造成整个结构设计或后期设计工作的进行。

同时，在设计中需要注意的是地基承载力的计算，对于水平荷载较大或者地形有坡度的建筑，地基处理之后需要进行稳定性计算。

并在地基处理之后，在施工期间需要对建筑物地基变形进行观测，以确定地基加固效果和后期维护的数据依据。

其中复合地基处理之后其承载力特征值需要进行试验确定，以保证地基的承载效果。

建筑基础作为地基与建筑主体的连接部分，主要作用是将建筑物的荷载传递到基础。

一般情况下，建筑基础的处理方法有刚性条形基础、单独桩基、十字交叉梁条形基础、筏形基础以及箱型基础。

其中在进行建筑基础结构设计时需要根据工程的水文地质条件、功能要求、建筑体型以及荷载大小分布状况等选择合理经济的基础形式。

在桩基设计时需要注意桩的布置，力求使各桩顶部受到均匀荷载，并且在纵横墙交叉处需要布置桩，对于横墙较多的建筑结构则可以在横墙两侧的纵墙上布置桩，需要特别注意的是在门洞口下面不宜布桩；对于剪力墙结构，在布桩的时候需要考虑剪力墙两端应力集中的问题，且在剪力墙中和轴附近的桩可以按受力情况均匀布置。

对于粘性土、粉土等土质，桩端进入持力层的深度不宜小于桩径的2倍，砂土以及强风化软岩质的土，其深度不宜小于桩径的1.5倍，而对于碎石土等其深度适宜大于桩径且不宜小于0.5m。

当建筑场地有液化土层时，桩身应该穿过液化土层进入其以下的稳定土层，对于碎石土、坚硬粘性土和密实粉土，进入深度需要大于等于0.5m，对于其他非岩石土需要大于1.5m。

建筑转换层结构存在的问题和注意事项目前，大部分建筑都要求具备办公、购物、娱乐、停车、餐饮以及住宅等多项功能于一体的综合性建筑，为了满足建筑的多样性功能的需求，必须设计建筑结构转换层来确保各项功能都能圆满达成，同时又可以确保建筑的整体质量和安全性。

在进行建筑转换层设计时，要充分考虑建筑工程的实际状况，全面考虑在设计验算中不明确的受力状态，以此来确保设计的科学性和合理性，从根本上降低施工的难度，节省能源的损耗，在确保建筑单位面积利用率的最大化的同时实现经济效益最大化。

1 相关概念及特点随着社会工作生活节奏的加快，人们对生活、娱乐、餐饮的便捷式要求不断增强，为了满足人们不断提高的功能一体化要求，国内建筑在设计、特别是高层建筑的设计过程中，常常采用进行建筑转换层的设计，来实现建筑多功能于一体的需求。

在建筑的设计中，基本的结构都是在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。

这就要求在建筑内部设置转换层，对来建筑结构进行划分，满足不同结构的受力情况，确保整体建筑的质量安全和使用安全。

在建筑物当中，建筑转换层的主要功能体现在以下几个方面：为了实现剪力墙与框架之间的变换，需要对建筑物内部的剪力墙结构或是矿建-剪力墙体系进行功能的转换；根据使用环境对空间要求的不同，改变建筑物上下受力柱的分布状况和密度；对建筑层的结构形式和结构轴网进行转换以形成上下结构的不对齐分布。

建筑转换层模式的设计选择，需要根据建筑物的使用功能和建筑特点来定。

选择合理的、科学的建筑转换层设计模式，可以有效的确保建筑各项功能的正常使用，确保建筑的施工安全和质量，延长建筑的使用寿命，为促进国内建筑行业的健康发展贡献力量。

2 建筑转换层的设计种类的划分2.1梁式转换结构在建筑行业中，使用范围最广的建筑转换层结构种类就是梁式转换层结构。

因为其具有高强度、高刚度的特性，且结构可靠、施工难度相对较低、传力路径清晰等优点，可以在简化施工程序的同时，确保建筑质量，实现建筑的多种功能需要。