分析高層建筑預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

胡媛媛

摘 要： 建筑行業(yè)發(fā)展速度很快，越來越多的高層建筑工程項(xiàng)目投入建設(shè)。現(xiàn)階段，很多高層建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中都應(yīng)用了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，該內(nèi)容也是高層建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵所在。轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)不合理，對(duì)高層建筑工程建設(shè)施工質(zhì)量和應(yīng)用安全會(huì)造成非常不良影響。預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用廣泛，本文就是對(duì)其具有的優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)進(jìn)行分析，希望對(duì)相關(guān)人員有所啟示。

關(guān)鍵詞： 高層建筑；預(yù)應(yīng)力混凝土；板式轉(zhuǎn)換層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，建筑使用功能也呈現(xiàn)出了多樣化、多元化的特性。現(xiàn)階段建設(shè)的高層建筑工程項(xiàng)目，為了滿足用戶不斷發(fā)生改變的應(yīng)用需求，需要對(duì)高層建筑空間進(jìn)行有效分割，實(shí)現(xiàn)不同的高層建筑應(yīng)用功能需求。受到這種新型高層建筑格局的影響，高層建筑上部空間墻體結(jié)構(gòu)布置密集，蝦米空間柱網(wǎng)較為稀疏，也就是呈現(xiàn)出了“上大下小”建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員考慮在高層上部和下部結(jié)構(gòu)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得高層建筑結(jié)構(gòu)布置更加合理，促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系的改革，為高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展增加新的生命力。

一、預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)分析

預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以使得高層建筑結(jié)構(gòu)抗裂性能得到提升。因?yàn)檗D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要具有較大的跨度，如果設(shè)計(jì)方案合理性較差，很容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)發(fā)生不良裂縫問題，損害高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工質(zhì)量。但是如果應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗裂性會(huì)得到大幅度的提升，高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工質(zhì)量也可以得到良好保障。預(yù)應(yīng)力板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)用，還可以促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)抗沖切能力提升。強(qiáng)化了高層建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)施工的便捷性，避免了有關(guān)沖切問題對(duì)施工造成的不良影響。因?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)人員在結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，這樣混凝土板內(nèi)部壓力會(huì)均勻性的分析，混凝土收縮拉力也可以得到良好控制，降低了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生概率，促進(jìn)了混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工質(zhì)量提升，高層建筑整體抗震性能也會(huì)得到強(qiáng)化。

二、依據(jù)高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)需求對(duì)預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)

施工技術(shù)人員需要預(yù)先進(jìn)行多次試驗(yàn)，在高層建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)施工工作開展前，建筑設(shè)計(jì)部門需要依據(jù)當(dāng)前高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)需求，對(duì)預(yù)應(yīng)力厚板混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析，可以了解到厚板內(nèi)部應(yīng)力情況。因?yàn)楹癜鍍?nèi)部應(yīng)力要比薄板低很多，所以對(duì)于預(yù)應(yīng)力厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)用，施工技術(shù)人員需要特別注重板邊和板角部分，同時(shí)還需要保證高層建筑工程項(xiàng)目上部、下部剛度系數(shù)較為接近。對(duì)高層建筑下部結(jié)構(gòu)需要給予更多關(guān)注，因?yàn)槿绻邔咏ㄖD(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)發(fā)生位移后，下部結(jié)構(gòu)很有可能發(fā)生較大的形變。除了以上敘述的問題之外，還存在著很多需要注重的問題。通常情況下，厚板需要依據(jù)柱間距確定其厚度。柱間距離達(dá)到8m時(shí)，厚板厚度需要確定為柱間距的五分之一到三分之一范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)考慮，如何提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗沖切性能。厚板厚度確定為2m，也就是柱間距的四分之一。厚板設(shè)計(jì)方案確定需要綜合考慮，對(duì)局部應(yīng)力和整體應(yīng)力進(jìn)行深入分析，并且結(jié)合高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中可能受到的制約因素，最終確定以下設(shè)計(jì)方案：

第一方面，設(shè)計(jì)人員需要科學(xué)計(jì)算預(yù)應(yīng)力板式混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的眾多參數(shù)，依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，使得薄弱環(huán)節(jié)分布于高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的下部。結(jié)合等效較差梁系的方法，對(duì)預(yù)應(yīng)力厚板實(shí)體進(jìn)行計(jì)算。通常情況下，設(shè)計(jì)人員是根據(jù)支撐距離確定單側(cè)等效交叉梁的寬度，經(jīng)常采用0.5倍的兩段支撐距離。對(duì)高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)例進(jìn)行分析，當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部戶型結(jié)構(gòu)具有明顯的特征，也就是存在著眾多的分戶墻。所以設(shè)計(jì)人員對(duì)暗梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要給予高度重視，對(duì)下層柱子應(yīng)用1.5m的暗梁寬度，同時(shí)厚板厚度要與暗梁寬度保持一致性。工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)權(quán)健對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件的分析后，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)算結(jié)果與計(jì)算結(jié)構(gòu)是相同的，也就代表著設(shè)計(jì)方案中選用的參數(shù)是合理的、科學(xué)的。

第二方面，依據(jù)柱和墻體結(jié)構(gòu)布置的實(shí)際情況，將支座的各項(xiàng)參數(shù)信息進(jìn)行輸入，從而對(duì)內(nèi)里的合力進(jìn)行計(jì)算，并且根據(jù)tbsa軟件對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的荷載值進(jìn)行計(jì)算。應(yīng)用實(shí)體三維單元方法對(duì)厚板局部參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。這種方法采用了直角網(wǎng)格的形式，而且計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性較為良好，計(jì)算效率也很高。設(shè)計(jì)人員對(duì)單元格進(jìn)行劃分時(shí)，必須要認(rèn)真、謹(jǐn)慎的整理各個(gè)單元要素。

三、高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（一）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則分析

設(shè)計(jì)人員在對(duì)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要遵守相應(yīng)的原則，這樣才能將高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢(shì)良好呈現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)豎向構(gòu)件應(yīng)用的控制，盡可能的降低豎向構(gòu)件的數(shù)量，降低轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承擔(dān)的壓力，縮減剛度變化情況發(fā)生概率，從而使得高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震性能得到強(qiáng)化。設(shè)計(jì)人員要使得轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑結(jié)構(gòu)整體中處于較低位置。加強(qiáng)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量控制。明確力的傳導(dǎo)防線，選擇合理的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置形式，滿足高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求，保障高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)施工質(zhì)量，滿足結(jié)構(gòu)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、安全性需求。

（二）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)

1、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)下部區(qū)域結(jié)構(gòu)剛度分布

轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須要嚴(yán)格保障轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)剛度分布的合理性。因?yàn)槿绻麆偠确植歼^大，那么受到地震等眾多不良地質(zhì)災(zāi)害的影響，結(jié)構(gòu)豎向剛度會(huì)出現(xiàn)膨脹情況，高層轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部、下部受力均勻性降低，建筑材料應(yīng)用量也會(huì)提升，降低了高層建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。剛度分布較小也會(huì)帶來一定的不良影響，會(huì)導(dǎo)致沉降差出現(xiàn)，引發(fā)次應(yīng)力，結(jié)構(gòu)鋼筋配置數(shù)量提升，特別是在轉(zhuǎn)換次梁中這種情況更加突出。在轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)遇到豎向剛度變化的問題，也體現(xiàn)出了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。在對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮時(shí)，要保證轉(zhuǎn)換層主體結(jié)構(gòu)剪切剛度可以達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這樣的舉措可以使得較大的豎向轉(zhuǎn)換構(gòu)件派上用場(chǎng)。值得注意的問題是：筒體截面的擴(kuò)大使得其在下部結(jié)構(gòu)的總剛度比重增大，需要承載更大的地震荷載，因此，需要高度重視筒體的安全設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的抗震性；在運(yùn)用剪力墻的時(shí)候，要保證剛度在整體上的均衡性，使得剛度與質(zhì)量中心能夠重合，避免出現(xiàn)建筑物的變形。

2、剪力墻作用于結(jié)構(gòu)上下部分的剛度傳輸

為了實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)之間內(nèi)力的傳遞，要避免二者剛度的突然變化，可以立足以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)解決：首先，在上部，要保證較小的剛度值，減少剪力墻，縮短墻肢；其次，增大下部剛度。在保證使用效能的前提下，設(shè)置若干剪力墻，保證布局合理、對(duì)稱，防止出現(xiàn)集中的情形。

結(jié)語(yǔ)：高層建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，不僅可以提升高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用安全性提升，同時(shí)還能降低高層建筑工程結(jié)構(gòu)建設(shè)的成本投入，對(duì)促進(jìn)我國(guó)高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展有著積極影響。設(shè)計(jì)人員還需要不斷加強(qiáng)研究力度，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系進(jìn)行完善，使得預(yù)應(yīng)力混凝土板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)在高層建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中更為良好的呈現(xiàn)出來。

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