高層建筑預應力混凝土板式轉換層結構設計

（中冶焦耐（大連）工程技術有限公司，遼寧 大連 116000）

高層建筑預應力混凝土板式轉換層結構設計

關仲穎 張曉明

（中冶焦耐（大連）工程技術有限公司，遼寧 大連 116000）

本文主要根據某工程，首先介紹了預應力混凝土板式轉換層的優勢，其次分析其具體的設計方案，最后探討了預應力厚板轉化層構造措施以及配筋，僅此提供借鑒。

高層建筑；預應力；轉換層結構；設計

本工程中因為預應力混凝土板式轉換層結構的應用，不僅方便了計算分析，還是提高了該結構的性能，但是在使用的過程中，需要注意配筋選擇，尤其是一些比較薄弱的環節，配筋的選擇至關重要，除此之外，還要注意選擇好設計計算方法，合適的計算方法可以節省計算時間，進而縮短高層建筑設計周期。

一﹑工程概況

該小區D7-07，08高層商住樓1層地下室，裙房為5層，塔樓為30層，建筑總面積3.7萬m2，轉換上﹑下樓層的結構布置。轉換層位于第五層，上部承托25層。轉換層的種類有多種，其中以梁式和析架式應用最為廣泛，理論也較成熟，然而當出現本工程上﹑下部結構柱網﹑軸線雙向交錯時，普通片式轉換結構不能很好滿足要求，厚板轉換則是一種較好的選擇，它能實現結構的三維轉換，轉換層的上﹑下柱網可以靈活布置。

二﹑預應力混凝土板式轉換層在高層建筑中應用優勢

高層建筑目前是應用施工建設最廣泛的建筑類型，這類建筑類型對抗震性以及其他方面要求都比較高，作為高層建筑中應用比較廣泛的轉換層結構，在實際施工過程中為了更加凸顯其優勢，經常與其他建筑技術融合起來，其中預應力技術就是其中，預應力混凝土板式轉換結構與傳統的轉換層結構相比，特點更加突出。轉換層結構本身就屬于受力大﹑跨度大的結構，與預應力技術融合之后，突出轉換層的優勢，而避免轉換層劣勢帶來的不良影響。其主要的優勢可以總結如下：

首先，提高轉換層結構的抗裂性，因為轉換層結構的跨度比較大，設計方案如果出現不合理的地方，非常容易出現裂縫，進而影響整個高層建筑的質量，而在轉換層中加入預應力技術，轉換層結構的抗裂度得到了有效的提高；其次，轉換層結構的抗沖切能力得到了有效的提高，所以施工更加方便，不必注意有關沖切的問題；最后，混凝土澆筑質量得以保證，進而提高了整個轉換層的抗震性，這主要是因為預應力的運用能夠使混凝土板中會的內力得到均勻的分布，并且能夠有效的控制混凝土的收縮拉力，尤其是大體積的混凝土，所以有效的控制了混凝土裂縫現象的出現。

本工程因為利用了預應力混凝土板式轉換層技術與最初的設計方案相比，板厚厚度變小，鋼筋用量減少了將近一半，不僅節約了設計成本，還提高了設計質量，效果非常突出。

三﹑高層建筑預應力混凝土板式轉換層結構設計

根據本工程的特點設計人員最終采用預應力厚板轉換層的結構，在進行施工之前，進行了大量的實驗，實驗發現在使用預應力厚板轉換層時，需要注意厚板角部以及板邊，因為厚板的與薄板相比，其內應力明顯不足，與此同時，在使用施工時要注意上下兩部分結構都要保持相近的剛度系數，因為本工程中有些層間位移角度已經低于千分之一，當位移發生變化時，要注意下部結構，因為此時下部結構就出現嚴重的塑性變形。實際需要注意的問題該有很多，上述是最重要的兩點。

在本工程中建筑之間的柱距最大達到8m，通常情況下厚板厚度主要取決于柱間距，達到其1/5-1/3即可，在設計時因為涉及到混凝土抗沖切能力，所以本工程厚板厚度取柱間距的1/4 ，也就是2m。設計方案既要考慮到整體轉換層的預應力結構，還要注意局部應力。根據工程的具體特點，設計方法如下：

第一，計算出預應力混凝土板式轉換層結構參數，比如是程式，通過計算分析，薄弱層應該設置在轉換層的下面比較合適。在計算實體厚板時，可以利用等效交叉梁系方法進行計算。等效交叉梁單側寬度主要取決于支承距離，通常情況下都是兩個支承距離一半，但是需要注意的是其寬度要小于板厚6倍左右。因為本工程轉換層的上部是十戶型，這種戶型最大的特點就是分戶墻比較多，針對這種情況，需要注意設置暗梁，尤其是在下部柱子，暗梁的寬度根據本工程的需要取1.5m即可，要保證梁高以及厚板厚度一致。在這個工程使用的計算軟件是TBSA4.2版，之后有進行了驗算，兩次計算的結果相同，也就是說上述的設計參數都比較合理，可以采用。

第二，還要計算出厚板的具體荷載，使用的軟件依然是TBSA4.2，需要計算出組合內力，還需要輸入支座的各項參數，按照實際的柱﹑墻輸入即可。

第三，對厚板護局部進行計算分析，主要使用的方法主要是實體三維單元的方法，這種方法的計算精度比較高，而且計算時間相對來說也比較短，這種方法主要的形式就是直角網格，在繪制網格時，要注意長﹑寬﹑高量級相同，如果有些單元尺寸比較相近，需要對其進行模式劃分，有些單元屬于有限元，在對其進行分析時，需要將厚板平均分層四個層區，這樣更方便計算。劃分單元時，需要對單元中的很多要素進行精心處理，比如柱邊以及剪力墻邊等。而之所以要對其進行精心處理，主要是避免應力過度集中在某一個部位，而引起單元形體改變。經過大量的計算發現，轉換層結構容易出現裂縫的區域主要集中在兩個部位，一個是支承柱邊緣，另一個是板頂，因此在施工時要格外注意這兩個部位。

四﹑預應力厚板轉換層構造措施與配筋

在考慮豎向構件布置時，應盡量使轉換層上下剛度接近，在進行抗震設計時，剛度比不應大于2，故實際工程中盡量將上部剪力墻貫通下來，并在主體四角設剪力墻，形成下部較大的整體剛度和抗扭剛度。又經分析計算結果可知，水平剛度突變處結構位移最大，自然是應力集中區，也就是結構的薄弱環節，必須加強構造措施，提高其延性。整體分析中，一是通過結構平面布置來減小結構沿豎向剛度變化的不均勻度，二是通過調整構件截面尺寸來調整上下層剪切剛度。

結語

綜上所述，可知預應力混凝土板式轉換層結構設計應用在高層建筑中十分必要。在具體設計時要注意很多問題，比如既要對整體結構進行計算分析，還要顧及到具體的某一部位，計算結果要進行驗算，只有不同的計算軟件進行驗算，兩者之間的結果相同才能繼續設計。

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