带转换层高层建筑结构三

带转换层高层建筑结构

分析

在高层建筑结构的底部，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，在结构转换层布置转换结构构件。当高层建筑上部楼层竖向结构体系与下部楼层差异较大，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转换层结构。底部大空间部分框支剪力墙结构，上部为剪力墙结构，底部数层为落地剪力墙或筒体和支承上部剪力墙的框架组成的协同工作结构体系。这种结构类型由于底部有较大空间，能适用于许多建筑功能的要求，广泛用于底部是商店、餐厅、车库、机房等用途，上部为住宅、公寓、饭店等高层建筑。一、转换结构的计算模型

高规10.1.2条文说明，带转换层结构，抗震设计时应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。高规10.1.5条，复杂高层建筑结构中的受力复杂部位，宜进行应力分析，并按应力进行配筋设计校核。1.1梁托柱的转换结构

这类转换层的计算模型，可以仍采用

杆模型。如结构中较多轴线采用梁托柱的传力形式，则该结构也应该定义为“复杂高层”，托柱梁应按框支梁设计及构造控制，当转换层在3层及3层以上时，框支柱的抗震等级应提高1级；在特殊构件定义中应把与托柱梁相连的柱定义为框支柱，以便内力调整。1.2框支剪力墙转换结构

高规10.2.10条，转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。框支剪力墙结构宜采用墙元（壳元）模型，如SATWE、PMSAP等。框支托梁的构造应按高规的相应要求控制，如托梁上的洞口布置、托梁的腰筋配置等等；框支柱、托梁均应在特殊构件中单独定义，否则程序不会按框支柱、托梁进行设计控制。可以用FEQ对主梁托墙的框支榀进行二次应力分析，FEQ可以按高规的要求进行加强部位的应力配筋。次梁托墙的转换榀则无法进行平面应力分析。“高规”10.2.1条条，非抗震设设计和6度抗抗震设计可采采用；7、8度抗震设计计的地下室转转换构件可采采用厚板。厚板转换层结结构，目前缺缺乏完善的分分析方法，应应尽量避免采采用。整体计算时厚厚板一定要考考虑厚板面外外的变形，这这样才能把上上部结构、厚厚板、下部结结构的变形、、传力等计算算合理，由于于厚板上下传传力的特殊性性，厚板面外外变形的正确确考虑，决定定了计算结果果的正确性。。厚板平面内内可以按无限限刚考虑。1.3厚板转换结构构在用SATWE、PMSAP进行结结构的整体分分析时，应使使厚板上下结结构的轴线在在厚板这层同同时画出，并并在轴线上布布置100*100的虚虚梁，当虚梁梁所围成的房房间较大时还还应增加虚梁梁，人工地细细分厚板单元元。最后在分分析时厚板必必须定义为弹弹性楼板（可可以用“弹性性板3”面面内无限刚，，面外有刚度度）。此外厚板本身身的细部分析析，可以借助助二次分析程程序SLABCAD完成成，其中板的的配筋、冲切切、应力验算算等均包含在在内。SATWE厚厚板的分析与与结构整体分分析是分开的的，在整体分分析中考虑板板的变形是为为了结构中除除厚板以外构构件分析的准准确性。PMSAP则则是板与其它它构件一起分分析、配筋。。支撑厚板的柱柱均应定义为为框支柱。1.4超大梁转换结结构一般这种超大大梁占有一层层的高度（剪剪力墙），分分析模型与构构件的配筋模模型难以统一一，所以采用用两次分析用用不同的计算算模型来分别别解决。1）梁所在的一层层仍按一层结结构输入，大大梁按剪力墙墙定义，此时时可以正确分分析整体结构构及构件内力力，除大梁（（用剪力墙输输入）的配筋筋不能用以外外，其余构件件的配筋均能能参考采用；；2）把大梁作为一一层输入，即即两层合并为为一层，大梁梁则按梁定义义，层高为两两层之和，这这种计算模型型仅用于考察察、计算大托托梁受力、配配筋，其余构构件及结构整整体分析的结结果可以不用用。层高的增加使使柱的计算长长度增加，此此时程序自动动考虑柱上端端的刚域，亦亦使结构分析析准确。也可可以用FEQ进行二次分析析。1.5桁架转换结构构桁架转换结构构可由SATWE、、TAT、PMSAP输入计算，其其分析的关键键是桁架上、、下层弦杆的的轴力，所以以在分析时一一定要把上、、下弦杆层的的楼板定义成成弹性楼板6或弹性膜，，以便计算出出上、下弦杆杆的轴力。当斜腹杆的布布置比较简单单，只与上、、下楼层节点点相连，则用用SATWE、、TAT计算没有问题题；如果斜腹腹杆布置复杂杂，用SATWE、、TAT计算时就需要要简化。复杂连接的转转换结构可以以用SPASCAD建模，PMSAP计算。二、转换结构构的设计控制制2.1总体要求的条条文规定及软软件操作高规条文：1）表4.2.2-1和和表4.2.2—1关于于A、B级最大适用高高度的规定；；2）第10.2.2条8度不宜超超过3层；7度不宜超过过5层；框支支层层数规定定；3）第10.1.2条9度抗震设设计，不应采采用带转换层层结构；4）按表4.8.2和表表4.8.3，正确填写写结构构件的的抗震等级；；5）第10.2.3条，底部带转转换层的高层层建筑结构布布置有关规定定。设定‘底部带带转换层高层层

建筑结构构’注意：SATWE、、TAT和PMSAP目前将‘底部部带转换层高高层建筑结构构’包含在‘‘复杂高层结结构’中，没没有细分。lSATWE①进入菜单《1.接PM生成SATWE数据》→《1.分析与设计参参数补充定义义》→《总信信息》。②在‘结构体系系’框中选取取‘复杂高层层结构’即可可。在‘转换层所所在层号’项项内转换层填填入所在的结结构自然层号号。若有地下下室则包括地地下室层号在在内。设定‘框架、、剪力墙的抗抗震等级’lSATWE①进入菜单《1.接PM生成SATWE数据》→《1.分析与设设计参数补充充定义》→《《地震信息》》。②在‘框架抗震震等级’项内内选择抗震等等级。③在‘剪力墙抗抗震等级’项项内选择抗震震等级。关联操作：抗震等级：用用户若要细调调每根构件的的抗震等级可可进行此项操操作。经此操操作后的构件件抗震等级不不会再自动提提高。计算软件，对对以上内容不不进行检查和和纠错。2.2刚度控制及软软件输出1）位移比周周期比高规的4.3.5条规定定，楼层竖向向构件的最大大水平位移和和层间位移，，A、B级高度高层建建筑均不宜大大于该楼层平平均值的1.2倍；A级高度高层建建筑不应大于于该楼层平均均值的1.5倍，B级高度高层建建筑、混合结结构高层建筑筑及复杂高层建筑筑，不应大于该该楼层平均值值的1.4倍倍。高规的4.3.5条规定定，结构扭转转为主的第一一周期Tt与平动为主的的第一周期T1之比，A级高度高层建建筑不应大于于0.9；B级高度高层建建筑、混合结结构高层建筑筑及复杂高层建筑筑不应大于0.85。这是一般高层层建筑结构，，要满足的；；带转换层高高层建筑结构构也是如此。。2）转换层上部部与下部结构构的侧向刚度度比高规的10.2.3条2款，转换上部部结构与下部部结构的侧向向刚度比的计计算和限值，，应符合附录录E的规定。结构计算软件件，按附录E的计算方法，，计算了侧刚刚比。高规附录E中E.0.1是针对转换层层位于1层的，采用转转换层上、下下层结构等效效剪切刚度比比算法，宜为1，限制非抗震震设计时不应应大于3，抗震设计时时不应大于2。E.0.2是针对转换层层位置大于1层的，采用转转换层的上部部结构与带转转换层的下层层结构等效侧侧向刚度比算算法，宜为1，限制非抗震震设计时不应应大于2，抗震设计时时不应大于1.3。当转换层设置置在3层及3层以上时转转换层本层侧侧向刚度不应应小于相邻上上一层楼层侧侧向刚度的60%。上机操作：三种计算层侧侧向刚度的方方法方法1--高高规附录E.0.1的剪切刚度：：Ki=GiAi/hi，适用于转换层层位于1层的的刚度突变的的控制；方法2--高高规附录E.0.2的方法剪弯刚刚度：Ki=1/Δi，适用于转换层层位置大于1层的刚度突突变的控制；；方法3--地震剪力与地地震层间位移移的比：Ki=Vi/ΔUi，适用于转换换层设置在在3层及3层以上时转转换层本层层侧向刚度度不应小于于相邻上一一层楼层侧侧向刚度的的60%的控制。转换层位于于1层时用户应应该采用‘‘剪切刚度度’方法计计算层刚度度，当转换层位位置大于1层用户应该该采用‘剪剪弯刚度’’方法计算算层刚度，，转换层设置置在3层及及3层以上上时用户还还要采用‘‘地震剪力力与地震层层间位移的的比’方法法再计算一一次层刚度度，从而进进行转换层层本层侧向向刚度不应应小于相邻邻上一层楼楼层侧向刚刚度的60%的下限限控制。目目前程序未未输出超下下限的警告告提示。当转换层设设置在3层层及3层以以上的结构构要计算两两次，才能能正确地做做好转换层层上、下刚刚度突变的的控制。结果说明：SATWE可在WMASS.OUT文件中查看看==================================================高高位位转换时转转换层上部部与下部结结构的等效效侧向刚度度比==================================================转换层所在在层号=3转换层下部部结构起止止层号及高高度=1，3，10.10转换层上部部结构起止止层号及高高度=4，6，8.10X方向下部刚刚度=0.2353E+08，，X方向上部刚刚度=0.2769E+08，，X方向刚度比比=0.9439Y方向下部刚刚度=0.4338E+08，，Y方向上部刚刚度=0.3284E+08，，Y方向刚度比比=0.60722.3剪力墙底部部加强部位位高规的10.2.4条，剪力力墙底部加加强部位的的高度可取取框支层加加上框支层层以上两层层的高度及及墙肢总高高度的1/8二者的的较大值。。程序按此规规定，自动动确定剪力力墙底部加加强部位，，并执行与与之有关的的相应操作作。WMSS.OUT文件中有输输出：剪力墙底部部加强区信信息.................................剪力墙底部部加强区层层数IWF=5剪力墙底部部加强区高高度(m)Z_STRENGTHEN=22.902.4抗震等级当转换层位位置设置在在3层或3层以上时时，框支柱柱、位于底底部加强部部位的剪力力墙抗震等等级宜按表表4.8.2和表表4.8.3规定定提高一级级采用，已已为特一级级可不再提提高。对凡是在整整体结构抗抗震等级中中定义的，，程序自动动判断，是是否复杂高高层，转换换层是否在在3层及以以上，而对对框支柱，，底部加强强部位的剪剪力墙的抗抗震等级提提高一级，，对底部加强强部位的不不落地剪力力墙的抗震震等级不予予提高；对于在“特特殊构件””菜单中中另行改动动了抗震等等级，则不不做调整。。最终调整的的结果，可可在配筋文文件中看到到，用户可可进一步核核实。2.5薄弱楼层地地震剪力放放大高规的10.2.6条，带带转换层高高层建筑结结构，其薄薄弱层地震震剪力应按按高规的5.1.14条规定定乘以1.15增大大系数。程序依据5.1.14条，检检查相邻层层刚度比，，当楼层抗抗侧刚度小小于其上层层70%，，或小于其其上相邻三三层侧向刚刚度平均值值的80%，则将该该楼层构件件的地震内内力乘以1.15。。用户可在在WMASS.OUT、TAT-M.OUT文件中看到到薄弱层信信息。转换层是竖竖向抗侧力力构件不连连续贯通，，按抗规表表3.4.2--2，属竖向向不规则，，该楼层地地震剪力应应乘1.15增大系系数。此项要点，，软件没有有自动实现现，用户自自行指定转转换层为薄薄弱层，以以便程序对对该层的地地震剪力提提高。2.6楼层最小地震剪剪力系数控制高规的3.3.13条，水水平地震作用计计算时，结构各各楼层对应于地地震作用标准值值的剪力应符合合表3.3.13的要求。楼层最小地震剪剪力控制（抗震规范5.2.5，高规3.3.13）抗震验算时，结结构任一楼层的的水平地震剪力力应符合下式要要求∶VEKi>λ(Gi+Gi+1+….+Gn)式中VEki—第i层对应于水平地地震作用标准值值的楼层剪力；；λ---剪力系数，不应应小于下表规定定的楼层最小地地震剪力系数值值，对于竖向不不规则结构的薄薄弱层，尚应乘乘以1.15的的增大系数；Gi---地震时结构第i层的重力荷载代代表值。（结构自重标准准值加可变荷载载组合值）楼层最小地震剪剪力系数值类别7度8度9度扭转效应明显或或基本周期小于3.5s0.016(0.024)0.032(0.048)0.064基本周期大于5.0s0.012(0.018)0.024(0.032)0.040注∶1、基本周期介介于3.5s和5s之间的结构，可可插入取值；2、括号内数值值分别用于设计计基本地震加速速度为0.15g和0.30g的地区。水平地震影响系系数最大值αmax∶0.08（0.12）0.16（0.24）0.32程序给出一个控控制开关，由设设计人员决定是是否由程序自动动进行调整。若若选中∶由程序序自动进行调整整，则程序对结结构的每一层剪剪重比进行判断断，若小于规范范要求，则相应应放大该层的地地震作用效应。。当结构的地震作作用不满足规范范要求的最小剪剪力系数时，首首先要检查采用用振型分解反应应谱法选取的振振型个数是否足足够多；即参与与振动的有效质质量是否满足了了大于90%的的要求。不满足足此要求，可能能是一些高振型型的地震贡献没没被计算在内；；还过少，则反反映了结构刚度度和质量可能存存在不合理分布布，严格来说，，需要调整结构构布置以使其满满足最小剪力系系数要求。本参数打开时程程序自动调整放放大地震作用效效应以使其满足足最小剪力系数数要求，此时用用户仍应知道该该结构的方案可可能是存在缺陷陷的。2.7框剪结构、框支支结构柱

地震震剪力调整框剪结构的0.2Qo调整框架部分的地震震剪力，不应小小于结构底部总总地震剪力的20%和按框——剪结构分析的的框架部分各楼楼层地震剪力中中最大值1.5倍二者的较小小值。框支柱地震作用用下的内力调整整1）框支柱数目目不多于10根根时:当框支层层为1—2层时时各层每根柱所所受的剪力应至至少取基底剪力力的2%；2）当框支层为为3层及3层以以上时，各层每每根柱所受的剪剪力应至少取基基底剪力的3%。；3）框支柱数目目多于10根时时，当框支层为为1—2层时每每层框支柱所承承受剪力之和应应取基底剪力20%；4）当框支层为为3层及3层以以上时，每层框框支柱所承受剪剪力之和应取基基底剪力30%。框支柱剪力调整整后，应相应调调整框支柱的弯弯矩及柱端梁的的剪力、弯矩。。框支柱地震轴力力增大高规4.9.2、10.2.12条规定规规定，框支柱在在特一级、一、、二级抗震时，，地震作用产生生的轴力分别乘乘以增大系数1.8、1.5、1.2。但但在计算轴压比比时不考虑该增增大系数。框架梁的弯矩剪剪力SATWE、TAT、PMSAP在执行本条时，，自动对框支柱柱的弯矩剪力作作调整，由于调调整系数往往很很大，为了避免免异常情况，程程序给出一个控控制开关，由设设计人员决定是是否对与框支柱柱相连的框架梁梁的弯矩剪力进进行相应调整。。三、转换结构的的设计内力调整整框架柱、框支柱设计内力力调整系数框架柱、角柱和和框支柱设计内内力调整框架柱柱、角柱和框支支柱设计内力调调整一般剪力墙结构构设计内力调整整系数带转换层结构剪剪力墙设计内力力调整系数框架梁、连梁设设计剪力调整系系数框支柱设计轴力力调整工程例工程例∶E169，22层，高度61.6m，底三层框支，，上部19层剪剪力墙，7度。框支柱柱一级抗震。框框支柱轴力调整整系数1.5。考察第三层第15柱。第三层(转换层层)平面第三层框支柱（柱柱号15)标标准内力中的轴轴力-------------------------------------------------N-C=15Node-i=463,Node-j=299,DL=3.700(m),Angle=0.000Shear-XShear-YAxialMx-BtmMy-BtmMx-TopMy-Top(1)-4.4-7.5161.3-6.9-4.520.811.8(2)-6.5-34.7-52.434.7-7.093.817.0(3)-2.4-1.785.71.3-2.45.26.6(4)-2.9-15.6-26.415.4-3.042.37.6(5)176.6-42.6-5148.032.1133.8125.5-519.6(6)34.7-4.8-1030.43.826.414.0-102.0------------------------------------------------第三层框支柱（第15柱）设计计轴力(第28种组合)计算∶1.2*(-5148.)+0.6*(-1030.4)+0.28*85.7+1.3*161.3*1.5=-6457.3第三层框支柱（第16柱）设计计轴力(第40种组合)计算∶1.0*(-4657.4)+0.5*(-798.8)+0.28*(-247.9)-1.3*(-468.2)*1.5=-4213.21.5系数只对对地震作作用产生生的轴力力进行放放大框支托梁梁设计内内力调整整工程例框支托梁梁弯矩、、剪力力调整工工程例（（第三层层））框支托梁梁地震剪剪力调整整a、薄弱楼层层1.15调整b、框剪0.2Q0调整c、高规10.2.6转换换构件地地震内力力（弯矩矩、剪剪力）增增大1.8,1.5,1.25d、梁构件剪剪力调整整本例中，，第三三层框支支托梁地震剪力力的调整系数如下下∶a、1.15；b、X向1.0，Y向1.0；c、1.5(一级抗震震)；；d、剪力调整整1.3。。第31梁剪力力标准值值∶（（右端端剪力））N-B=31(Node-i=643,Node-j=644)DL=2.799(m)(1)63.6-74.9-49.50.05.40.00.00.0(2)-9.414.58.50.0-1.10.00.00.0(3)35.8-42.9-28.10.02.70.00.00.0(4)-5.78.65.10.0-0.60.00.00.0(5)570.1475.0376.2273.9167.958.2-55.0-171.9-292.40.0-266.6-277.0-287.4-297.8-308.1-318.5-328.9-339.3-349.725.0(6)113.092.771.950.528.56.0-17.1-40.7-64.90.0-57.1-58.7-60.4-62.0-63.6-65.2-66.8-68.4-70.04.7剪力设计计值、、配箍Shear-509.-522.-536.-549.-562.-576.-589.-603.-616.Load(28)(28)(28)(28)(28)(28)(28)(28)(28)CaseAsv280.280.280.280.280.280.280.280.280.Rsv0.800.800.800.800.800.800.800.800.80梁右端剪力设计值计算算式∶（第28工况况）1.2*(-349.7)+0.6*(-70.)+(0.28*(-28.1)+1.3*(-49.5)*1.15*1.5)*1.3=-616.17薄弱层增大托托梁地震内力增大大梁剪剪力调整系数第39梁标准内力∶（右右端弯矩）N-B=39(Node-i=470,Node-j=471)DL=2.950(m)(1)-11.3-152.7-48.60.0-1.40.00.00.0(2)11.816.22.80.03.20.00.00.0(3)-4.7-83.7-26.80.0-0.40.00.00.0(4)5.69.21.20.01.50.00.00.0(5)-73.2-8.951.6108.3161.2210.3255.6297.1334.80.0179.5169.2158.9148.6138.3128.0117.7107.497.13.2(6)-10.5-1.27.515.723.330.336.842.748.00.026.024.522.921.419.818.316.715.213.60.5弯矩设计值、配配筋N-B=39(I=470,J=471)(1)B*H(mm)=350*1150Lb=2.95Cover=30Nf=1-I--1--2--3--4--5--6--7--J-+M0.60.178.293.404.509.610.706.796.(kNm)Load(0)(37)(29)(29)(29)(29)(29)(29)(29)CaseBtm1690.1373.1373.1373.1373.1415.1695.1961.2213.Ast%Steel0.420.340.340.340.340.350.420.490.55梁右端弯矩设计值计算式∶1.2*(334.8)+0.6*(48.0)-0.28*(-83.7)-1.3*(-152.7)*1.15*1.5=796.42剪力墙设计内力调整工程例工程例:DM_PS，36层，转换层结构构。底6层框支，设设防烈度7度，，二类场地土。。结构总高114.1m,满足B类高度（120m）。底部加强区，底下下8层，剪力力墙抗震等级特一级。第7墙板，第28工况，1--6层设计弯弯矩。第7墙板，第40工况，1--6层设计弯弯矩。位于底部加强部位位内的非落地剪力力墙的内力调整，，取非加强部位剪剪力墙调整系数进进行放大。在底部加强部位内内，墙体不连续，，上层墙体找不到到底部墙体弯矩设设计值，取非加加强部位剪力墙调调整系数进行放大大。四、转换结构的二二次分析4.1高精度平面有限元元分析FEQFEQ主要针对框支剪力力墙结构中框支榀榀的二次分析，当当次梁承托剪力墙墙时，不能用FEQ分析。所以应注意意以下几点：（1）只能分析主梁承托托的框支榀；（2）在截取计算榀时，，最好全轴线截取取，以减少与整体体分析时的误差；；（3）在截取层数时，只只能截取框支层上上部不超过4层。。因为在整体分析析时，框支托梁的的竖向刚度要远小小于落地墙的轴向向刚度，竖向荷载载按刚度分配后，，使托梁承担的荷荷载远小于托梁上上部的总荷载，所所以取转换梁上部部3-4层，计算算得到的托梁的内内力才有参考价值值；（4）转换层结构的整体体分析，应选用墙墙元、壳元模型（（SATWE），这样FEQ在传递荷载时更为为准确；（5）FEQ主要计算框支托梁梁配筋、剪力墙加加强部位的配筋，，其他部位、构件件的配筋应参考整整体分析的结果。。4.2复杂楼板有限元分分析SLABCAD对于复杂结构的楼楼板分析，SLABCAD截取了一层进行单单独分析，分析时时应注意以下几点点：（1)复杂楼板板分析较适用于中中、薄板单元，厚厚