转换层结构的分析

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1、带转换层高层建筑结构 分析 l 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。l 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。l 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。l 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

2、建筑 。一、转换结构的计算模型l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。l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l这类转换层的计算模型，可以仍采用杆模型。l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l高规10.2.10条，转换

3、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。lB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。l 框支剪力墙结构宜采用墙元（壳元）模 型，如SATWE、PMSAP等。l 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。 l 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

4、。l 次梁托墙的转换榀则无法进行平面应力 分析。l “高规”10.2.1条，非抗震设计和6度抗震设计 可采用；7、8度抗震设计的地下室转换构件可 采用厚板。l 厚板转换层结构，目前缺乏完善的分析方法 ，应尽量避免采用。l 整体计算时厚板一定要考虑厚板面外的变形 ，这样才能把上部结构、厚板、下部结构的变 形、传力等计算合理，由于厚板上下传力的特 殊性，厚板面外变形的正确考虑，决定了计算 结果的正确性。厚板平面内可以按无限刚考虑 。1.3 厚板转换结构l 在用SATWE、PMSAP进行结构的整体 分析时，应使厚板上下结构的轴线在厚 板这层同时画出，并在轴线上布置 100*100的虚梁，当虚梁所围成

5、的房间较 大时还应增加虚梁，人工地细分厚板单 元。最后在分析时厚板必须定义为弹性 楼板（可以用“弹性板3” 面内无限刚，面 外有刚度）。l 此外厚板本身的细部分析，可以借助 二次分析程序SLABCAD完成，其中板的 配筋、冲切、应力验算等均包含在内。l SATWE厚板的分析与结构整体分析是分开的 ，在整体分析中考虑板的变形是为了结构中除 厚板以外构件分析的准确性。l PMSAP则是板与其它构件一起分析、配筋。l 支撑厚板的柱均应定义为框支柱。1.4 超大梁转换结构l 一般这种超大梁占有一层的高度（剪力 墙），分析模型与构件的配筋模型难以统 一，所以采用两次分析用不同的计算模型 来分别解决。l1

6、） 梁所在的一层仍按一层结构输入，大 梁按剪力墙定义，此时可以正确分析整体 结构及构件内力，除大梁（用剪力墙输入 ）的配筋不能用以外，其余构件的配筋均 能参考采用；l2） 把大梁作为一层输入，即两层合并为 一层，大梁则按梁定义，层高为两层之 和，这种计算模型仅用于考察、计算大 托梁受力、配筋，其余构件及结构整体 分析的结果可以不用。l 层高的增加使柱的计算长度增加，此时 程序自动考虑柱上端的刚域，亦使结构 分析准确。也可以用FEQ进行二次分析 。1.5 桁架转换结构l 桁架转换结构可由SATWE、TAT、PMSAP 输入计算，其分析的关键是桁架上、下层弦 杆的轴力，所以在分析时一定要把上、下弦

7、 杆层的楼板定义成弹性楼板6或弹性膜，以便 计算出上、下弦杆的轴力。l 当斜腹杆的布置比较简单，只与上、下楼 层节点相连，则用SATWE、TAT计算没有问 题；如果斜腹杆布置复杂，用SATWE、TAT 计算时就需要简化。l 复杂连接的转换结构可以用SPASCAD建模 ，PMSAP计算。二、转换结构的设计控制2.1总体要求的条文规定及软件操作l 高规条文：l1）表4.2.2-1和表4.2.21关于A、B级最大适用高度 的规定；l2）第10.2.2条 8度不宜超过3层；7度不宜超过5层； 框支层层数规定；l3）第10.1.2条 9度抗震设计，不应采用带转换层结 构；l4）按表4.8.2和表4.8.

8、3，正确填写结构构件的抗震 等级；l5）第10.2.3 条，底部带转换层的高层建筑结构布置 有关规定。 设定底部带转换层高层 建筑结构 l注意：SATWE、TAT和PMSAP目前将底部带 转换层高层建筑结构包含在复杂高层结构中 ，没有细分。ll SATWEl 进入菜单1.接PM生成SATWE数据 1.分析与设计参数补充定义总信息 。l 在结构体系框中选取复杂高层结构即可 。l 在转换层所在层号项内转换层填入所在的 结构自然层号。若有地下室则包括地下室层号 在内。设定框架、剪力墙的抗震等 级 ll SATWEl 进入菜单1.接PM生成SATWE数据 1.分析与设计参数补充定义 地震信息。l 在框

9、架抗震等级项内选择抗震等级 。l 在剪力墙抗震等级项内选择抗震等 级。关联操作：l抗震等级：用户若要细调每根构件的抗 震等级可进行此项操作。经此操作后的 构件抗震等级不会再自动提高。l计算软件，对以上内容不进行检 查和纠错。 2.2 刚度控制及软件输出 1）位移比周期比 l高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水 平位移和层间位移，l A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼 层平均值的1.2倍；l A级高度高层建筑不应大于该楼层平均 值的1.5倍，l B级高度高层建筑、混合结构高层建筑 及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的 1.4倍。l高规的4.3.5条规定，结构扭转为主的第 一周期Tt与平

10、动为主的第一周期T1 之比 ， A级高度高层建筑不应大于0.9；l B级高度高层建筑、混合结构高层建筑 及复杂高层建筑不应大于0.85。l这是一般高层建筑结构，要满足的；带 转换层高层建筑结构也是如此。l2）转换层上部与下部结构的侧向刚度比l 高规的10.2.3条2款，转换上部结构与 下部结构的侧向刚度比的计算和限值， 应符合附录E的规定。l 结构计算软件，按附录E的计算方法， 计算了侧刚比。l 高规附录E中E.0.1是针对转换层位于1 层的，采用转换层上、下层结构等效剪 切刚度比算法， 宜为1，限制非抗震设计 时不应大于3，抗震设计时不应大于2。 l E.0.2是针对转换层位置大于1层的，采

11、 用转换层的上部结构与带转换层的下层 结构等效侧向刚度比算法， 宜为1，限制 非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不 应大于1.3。l 当转换层设置在3层及3层以上时转换层 本层侧向刚度不应小于相邻上一层楼层 侧向刚度的60%。l l上机操作：l三种计算层侧向刚度的方法 l方法1-高规附录E.0.1的剪切刚度：Ki = Gi Ai / hi ，适用于转换层位于1层的刚度突变的控制；l l方法2-高规附录E.0.2的方法剪弯刚度：Ki = 1 / i ，适用于转换层位置大于1层的刚度突变的控制；l方法3-地震剪力与地震层间位移的比：Ki = Vi / Ui，适用于转换层设置在3层及3层以上时转换层

12、本层 侧向刚度不应小于相邻上一层楼层侧向刚度的60%的 控制。l l 转换层位于1层时用户应该采用剪切刚度 方法计算层刚度，l l 当转换层位置大于1层用户应该采用剪弯刚 度方法计算层刚度，l l 转换层设置在3层及3层以上时用户还要采用 地震剪力与地震层间位移的比方法再计算一次 层刚度，从而进行转换层本层侧向刚度不应小 于相邻上一层楼层侧向刚度的60%的下限控制 。目前程序未输出超下限的警告提示。l当转换层设置在3层及3层以上的结构要 计算两次，才能正确地做好转换层上、 下刚度突变的控制。l结果说明：lSATWE可在WMASS.OUT文件中查看 l l= 高位转换时转换层上部与下部结构的等效

13、侧向刚度比l=l 转换层所在层号= 3l 转换层下部结构起止层号及高度= 1，3，10.10l 转换层上部结构起止层号及高度= 4，6，8.10l X方向下部刚度= 0.2353E+08，X方向上部刚度= 0.2769E+08，l X方向刚度比= 0.9439l Y方向下部刚度= 0.4338E+08，Y方向上部刚度= 0.3284E+08，l Y方向刚度比= 0.60722.3 剪力墙底部加强部位l 高规的10.2.4条，剪力墙底部加强部位 的高度可取框支层加上框支层以上两层 的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值 。l 程序按此规定，自动确定剪力墙底部加 强部位，并执行与之有关的相应操作。

14、lWMSS.OUT文件中有输出：l l剪力墙底部加强区信息.l剪力墙底部加强区层数 IWF= 5l剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 22.902.4 抗震等级l 当转换层位置设置在3层或3层以上时，框支 柱、位于底部加强部位的剪力墙抗震等级宜按 表4.8.2 和表4.8.3 规定提高一级采用，已为特 一级可不再提高。l 对凡是在整体结构抗震等级中定义的，程序 自动判断，是否复杂高层，转换层是否在3层 及以上，而对框支柱，底部加强部位的剪力墙 的抗震等级提高一级，l 对底部加强部位的不落地剪力墙的抗震等级 不予提高；l 对于在“特殊构件” 菜单中另行改动了抗震等 级，则不做

15、调整。l最终调整的结果，可在配筋文件中看到，用户 可进一步核实。2.5 薄弱楼层地震剪力放大l 高规的10.2.6 条，带转换层高层建筑结 构，其薄弱层地震剪力应按高规的5.1.14 条规定乘以1.15增大系数。l 程序依据5.1.14条，检查相邻层刚度比 ，当楼层抗侧刚度小于其上层70%，或 小于其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%，则将该楼层构件的地震内力乘以 1.15。用户可在WMASS.OUT、TAT- M.OUT文件中看到薄弱层信息。l 转换层是竖向抗侧力构件不连续贯通， 按抗规表3.4.2-2，属竖向不规则，该楼 层地震剪力应乘1.15增大系数。l 此项要点，软件没有自动实现，用户自 行指定转换层为薄弱层，以便程序对该 层的地震剪力提高。2.6 楼层最小地震剪力系数控制l高规的3.3.13 条，水平地震作用计算时，结构 各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合表 3.3.13的要求。楼层最小地震剪力控制（抗