西安建筑科技大学：《高层建筑结构设计》课程教学资源（教案讲义）第9章 复杂高层建筑结构设计

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 高层建筑结构设计 第9章复杂高层建筑结构设计 西安建筑科技大学:史庆轩 标题

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 第9章 复杂高层建筑结构设计 复杂高层建筑结构设计 西安建筑科技大学：史庆轩 高层建筑结构设计 高层建筑结构设计 标 题

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 主要内容: >9.1带转换层高层建筑结构 9.2带加强层高层建筑结构 >9.3错层结构 9.4连体结构 95多塔楼结构 主要内容

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 主要内容： 主要内容 9.1 带转换层高层建筑结构 9.2 带加强层高层建筑结构 9.3 错层结构 9.4 连体结构 9.5 多塔楼结构

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 9.1带转换层高层建筑结构 同一幢高层建筑中,沿房屋高 度建筑功能常会发生变化。如 (小空间) 图所示。为满足不同的使用功 能,结构设计时,各部分要采用 不同结构。为实现这种结构布 办公室 转换构件 (中、小空间) 置,须在两种结构体系转换的楼 层设置水平转换构件,即形成带 (大空间 转层的结构。 2.1结构体系

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 2.1 结构体系 9.1 带转换层高层建筑结构 同一幢高层建筑中,沿房屋高 度建筑功能常会发生变化。 如 图所示。为满足不同的使用功 能，结构设计时，各部分要采用 不同结构。为实现这种结构布 置，须在两种结构体系转换的楼 层设置水平转换构件，即形成带 转层的结构

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 911转换层的分类及主要结构形式 1.转换层的分类 (1)上、下部结构类型的转换。如剪力墙结构中,当底部设置商用 房或需要较大空间的公用房间时,可将全部剪力墙或部分剪力墙通 过转换层变为框架结构,形成底部大空间剪力墙结构 (2)上、下部柱网和轴线的改变。如筒中筒结构中,外框筒为密柱 深梁,无法满足较大出入口要求,可沿外框筒周边柱列设置转换层 使下部柱的柱距扩大,形成大柱网 (3)上、下部结构类型和柱网均改变。如框支剪力墙结构中,上部 楼层为住宅,采用剪力墙结构,下部楼层为商用房,采用大空间轴 线布置的框架结构。这种结构体系不仅上、下部结构类型不同,且 上、下部的轴线也不一定对齐,需要设置转换层来实现力的传递。 实际中的带转换层高层建筑结构多为这种情况

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 9.1.1 转换层的分类及主要结构形式 1.转换层的分类 (1)上、下部结构类型的转换。如剪力墙结构中，当底部设置商用 房或需要较大空间的公用房间时，可将全部剪力墙或部分剪力墙通 过转换层变为框架结构，形成底部大空间剪力墙结构。 (2)上、下部柱网和轴线的改变。如筒中筒结构中，外框筒为密柱 深梁，无法满足较大出入口要求，可沿外框筒周边柱列设置转换层 使下部柱的柱距扩大，形成大柱网。 (3)上、下部结构类型和柱网均改变。如框支剪力墙结构中，上部 楼层为住宅，采用剪力墙结构，下部楼层为商用房，采用大空间轴 线布置的框架结构。这种结构体系不仅上、下部结构类型不同，且 上、下部的轴线也不一定对齐，需要设置转换层来实现力的传递。 实际中的带转换层高层建筑结构多为这种情况

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 2.转换层的主要结构形式 从转换层结构的概念来,上部结构与地基之间的基础也是 种转换结构。因此,钢筋混凝土梁式、板式基础结构形式也可 作为上部结构之间的转换层结构形式。 转换层结构形式主要有:梁式、斜杆桁架式、空腹桁架式、 箱形和板式等 口口口口口口

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 2. 转换层的主要结构形式 从转换层结构的概念来，上部结构与地基之间的基础也是一 种转换结构。因此，钢筋混凝土梁式、板式基础结构形式也可 作为上部结构之间的转换层结构形式。 转换层结构形式主要有：梁式、斜杆桁架式、空腹桁架式、 箱形和板式等

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 912结构布置 带转换层高层结构,由于转换层刚度较其他楼层刚度大很 多,质量也相对较大,造成结构沿高度方向刚度和质量不均 匀;另外,转换层上、下部的竖向承重构件不连续,墙、柱截 面突变,导致传力路线曲折、变形和应力集中。因此,带转换 层高层结构的抗震性能较差,设计时应通过合理的结构布置改 善其受力和抗震性能

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 9.1.2 结构布置 带转换层高层结构，由于转换层刚度较其他楼层刚度大很 多，质量也相对较大，造成结构沿高度方向刚度和质量不均 匀；另外，转换层上、下部的竖向承重构件不连续，墙、柱截 面突变，导致传力路线曲折、变形和应力集中。因此，带转换 层高层结构的抗震性能较差，设计时应通过合理的结构布置改 善其受力和抗震性能

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 1.底部转换层的设置高度 带转换层高层结构在地面以上的大空间层数一般为2~6层, 有些工程已做到7~10层 研究表明,转换层位置越高,转换层上、下刚度和内力突变 越大;此外,转换层位置越高,转换层上部的墙体容易破坏, 落地剪力墙易出现受弯裂缝,使框支柱的内力增大,对结构抗 震不利。因此,底部大空间框支剪力墙高层结构在地面以上的 大空间层数,设防烈度为7度和8度时分别不宜超过5层和3层, 6度时其层数可适当增加。对底部带转换层的框架-核心筒结构 和筒中筒结构,由于转换层上、下刚度突变不明显,转换层设 置高度可适当提高

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 1. 底部转换层的设置高度 带转换层高层结构在地面以上的大空间层数一般为2～6层， 有些工程已做到7～10层。 研究表明，转换层位置越高，转换层上、下刚度和内力突变 越大；此外，转换层位置越高，转换层上部的墙体容易破坏， 落地剪力墙易出现受弯裂缝，使框支柱的内力增大，对结构抗 震不利。因此，底部大空间框支剪力墙高层结构在地面以上的 大空间层数，设防烈度为7度和8度时分别不宜超过5层和3层， 6度时其层数可适当增加。对底部带转换层的框架-核心筒结构 和筒中筒结构，由于转换层上、下刚度突变不明显，转换层设 置高度可适当提高

第9章复杂高层建筑结构 2.转换层上部结构与下部结构的侧向刚度控制 转换层下部的侧向刚度一般小于其上部的侧向刚度,如果 二者相差悬殊,会使转换层下部形成柔软层,对结构抗震不 利。设计时应控制转换层上、下部结构的侧向刚度比,使其 位于合理的范围内 (1)底部大空间为1层时,转换层上、下部结构等效剪切刚度 比可按下式计算 G2A2/h, G2A, h, G, A/h G. h A=Aw+C A(i=1, 2) 为防止底层刚度突变,刚度比宜接近于1(较难),非抗震设 计时不应大于3,抗震设计时不应大于2

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 2.转换层上部结构与下部结构的侧向刚度控制 转换层下部的侧向刚度一般小于其上部的侧向刚度，如果 二者相差悬殊，会使转换层下部形成柔软层，对结构抗震不 利。设计时应控制转换层上、下部结构的侧向刚度比，使其 位于合理的范围内。 (1)底部大空间为 1 层时，转换层上、下部结构等效剪切刚度 比可按下式计算 为防止底层刚度突变，刚度比宜接近于 1(较难)，非抗震设 计时不应大于3，抗震设计时不应大于 2

第9章复杂高层建筑结构 久建姜科技土聲 (2)当底部大空间层数大于1层时,其转换层上部与下部结构的 等效侧向刚度比可按下式计算: /H,△,H △2/H2△2H1 转换构件 等效侧向刚度比宜接近于1;非抗震设计时不应大于2;抗震 设计时不应大于13

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 (2)当底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的 等效侧向刚度比可按下式计算： 等效侧向刚度比宜接近于1；非抗震设计时不应大于2；抗震 设计时不应大于1.3

第9章复杂高层建筑结构 油立业递科技 3.转换构件的布置 转换结构构件可采用梁、厚板、桁架、空腹桁架、箱形 结构、斜撑等。由于厚板转换层引起竖向质量和刚度严重不 均匀,对抗震不利。仅适用于非抗震设计和6度抗震设计; 转换层上部的竖向抗侧力构件(剪力墙、柱)宜直接落在 转换层的主构件上。但由于上部剪力墙布置复杂,框支主梁 承托剪力墙并承托转换次梁及次梁上的剪力墙,其传力途径 多次转换,受力复杂。B级高度框支剪力墙结构转换层,不 宜采用框支主、次梁方案;A级高度框支剪力墙结构可以采 用框支主、次梁方案,但设计中应对框支梁进行应力分析, 按应力校核配筋,并加强构造措施

第9章 复杂高层建筑结构 复杂高层建筑结构 3. 转换构件的布置 转换结构构件可采用梁、厚板、桁架、空腹桁架、箱形 结构、斜撑等。由于厚板转换层引起竖向质量和刚度严重不 均匀，对抗震不利。仅适用于非抗震设计和6度抗震设计； 转换层上部的竖向抗侧力构件(剪力墙、柱)宜直接落在 转换层的主构件上。但由于上部剪力墙布置复杂，框支主梁 承托剪力墙并承托转换次梁及次梁上的剪力墙，其传力途径 多次转换，受力复杂。B级高度框支剪力墙结构转换层，不 宜采用框支主、次梁方案；A级高度框支剪力墙结构可以采 用框支主、次梁方案，但设计中应对框支梁进行应力分析， 按应力校核配筋，并加强构造措施