浅谈高层建筑厚板转换层的结构设计

1、浅谈高层建筑厚板转换层的结构设计论文作者：王少一2011-10-6 0:55:39中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1008-925X(2011)05-0180-02 摘要：厚板转换层是高层建筑转换层结构形式之一。本文首先阐述了厚板转换层结构的整体计算方法，进而论述了厚板的内力分析，最后阐述了厚板转换层结构的构造要求，以供参考。 关键词：高层建筑厚板转换层结构设计 1、前言 厚板转换层是高层建筑转换层结构形式之一。利用厚板作为转换构件，可使板下柱网灵活布置，板上结构形式任意。通过板式转换层，可实现不同楼层间不同功能、任意平面的组合，给建筑师提供了开阔的想象空间，为开发商提供了更多的开发户

2、型。其特点是转换板厚度最薄、配筋最省、采用非预应力结构解决了厚板施工普遍存在的裂缝问题，经济效益显著。在此，本文就高层建筑厚板转换层的结构设计进行讨论，以期为同类工程提供参考。 2、厚板转换层结构的整体计算方法 带厚板转换层的高层建筑可采用三维空间分析程序(如TBSA，SATWE，TAT等)进行整体结构的内力分析，除应满足结构整体的位移，变形，抗倾覆，周期等要求外，尚应满足(JGJ32002)高层建筑混凝土结构技术规程中的规定：“转换层上下结构侧向刚度比的要求。” 2.1根据(JGJ32002)高层建筑混凝土结构技术规程中的规定：“抗震设计时，转换层不宜设置在底盘屋面的上层塔楼内，否则应采取有

3、效的抗震措施；将层2以上、转换层以下内外筒体的抗震等级提高一级，即按抗震等级二级设计：转换层以上框架、剪力墙结构抗震等级仍取三级。” 2.2一般，由于转换层上、下层的刚度相差十分悬殊，为了控制控制转换层上下层刚度比不至于超过规范限值(规范要求3、厚板的内力分析 3.1由于转换板边界形状不规则，荷载分布和支撑条件较为复杂，目前，对厚板的内力分析主要有以下三种方式：1)等效交叉梁的分析，即把转换板分成双向交叉梁，而上部柱网落在厚板的交叉梁处，参与结构的整体计算。该计算方法可对厚板的受力情况进行了简化，但交叉梁的截面大小的取值对内力分析的影响暂无法考虑，易致使分析误差较大。2)刚性板的简化计算，即假

4、设厚板平面外的刚度无限大，不产生变形，按刚性层对转换层及其上、下部结构进行结构计算。该计算方法过于理论化，对建筑的整体多力分析不明确。3)组合单元的分析方法，即对整个结构进行整体有限元分析，该计算结果最精确，但该法对于计算机的要求非常高，而且计算时间长，不便于实际工程的应用。因此，一般，在进行计算时，把厚板划分为规则的交叉梁系，先用等效交叉梁系代换厚板进行结构的整体分析，再采用板单元、三维实体单元对厚板进行局部应力的有限元分析。 3.2在整体计算时，采用PKPM软件中的SATWE进行计算。 3.3一般，随着板厚的增加，转换层以及转换层的上、下层的地震作用力增加，当板厚为1400mm(15柱距)

5、时，厚板中应力变化不大，当板厚大于或小于这个板厚时，地震变化明显，即可得出：板厚太薄或太厚对建筑物整体的抗震反应均是不利的。因此，一般情况下，当转换层上托15层以下时，厚板的厚度可取15-17的柱距：当转换层上托15-20层时，板的厚度可取1416的柱距：当转换层上托20层以上时，板的厚度可取1315的柱距；当抗震烈度较低或非抗震时，板厚还可适当减薄；当转换位置往上移时，板厚也可以适当减薄。 3.4厚板转换时板厚的取值，规范没有直接给出具体的公式，但是规定厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定，由于抗冲切计算的板厚一般较薄，可在此基础上先估算厚板的厚度，再按具体工程中板厚取值的结论，与建议对厚板板

6、厚进行整体计算。 3.5厚板应满足抗弯、抗剪、抗冲切的要求，抗冲切计算除应考虑框支柱对厚板的冲切外，还应考虑厚板上的剪力墙对厚板的冲切。框支柱对厚板的冲切应考虑梁箍筋的作用：厚板上的剪力墙对厚板的冲切通常只考虑混凝土的作用，由板的厚度控制。 4、厚板转换层结构的构造要求 4.1由于结构厚板转换层厚度一般较大，即转换厚板的混凝土强度等级不应小于C30，且应采用水化热小的水泥，并添加15左右的粉煤灰以减少施工时混凝土的水化热，同时还可以适当添加适量的膨胀剂或膨胀纤维，以解决混凝土收缩开裂问题：另外，为增加板的抗裂能力，可在厚板的中部设上、下两层直径14260双向钢筋网片，板周边暗梁按框支梁构造加强

7、，暗梁两侧设直径14260腰筋，以加强板边缘抗扭能力，防止板端头出现水平及竖向劈裂。 4.2转换层厚板上、下部的剪力墙，柱的纵向钢筋均应在转换厚板内可靠锚固。相邻层楼板应适当加厚至150mm，相邻的楼板配筋均应相应地加强，以加强其抵抗破坏、协调变形的能力。 4.3厚板受弯纵向钢筋可沿转换板上、下部双层双向布置，配筋量以厚板局部有限元分析结果为校核依据，即每层每向纵向钢筋的总配筋率不宜小于0.6：转换板内暗梁抗剪箍筋的面积配筋率不宜小于0.45：加强部位墙体暗柱及框支柱纵筋配筋率不宜小于1.5。 4.4根据(GB500102002)混凝土结构设计规范中的要求，厚板在上部集中力和支坐反力作用下应进

8、行局部承压和抗冲切承载力验算，并配置必须的抗冲切钢筋或弯起钢筋。 4.5严格控制框支柱轴压比4：实际设计中框支柱轴压比均4.6严格控制剪力墙轴压比0.6，提高约束边缘构件纵筋配筋率及配箍率以提高其强度和延性：落地剪力墙底部加强部位约束边缘构件宜设置型钢并上下各伸一层：实际设计中剪力墙轴压比均4.7结构厚板转换层上部剪力墙位置加设暗梁，并加设吊筋，以提高板的抗冲切承载力，减少混凝土的收缩变形和温度应力效应，增强板柱节点的连接性能。实际设计中，暗梁宽度一般取柱宽度(800M000mm)，暗梁主筋为相应柱上板带上下层非预应力筋，暗梁箍筋为4-6肢12或14，在靠近支座范围内的箍筋间距均加密。 4.8严格控制结构最大位移比1.4，以合理增加结构抗扭刚度。 4.9转换层下部框架梁的应力较大，应适当加大其截面，增大其刚度，并加强配筋。 4.10加强框支柱及其与转换层厚板的连接非常重要，建议框支柱承担的剪力大于基底剪力的30。 4.11楼板开洞处应设边梁(或暗梁)，角部也可设斜筋等加强措施。 4.12厚板转换层下一层框支柱均设置柱帽，剪力墙设置类似于柱帽的牛腿，以提高其对厚板的嵌固作用，及提高其抗冲切能力。 5、结束语 综上所述，厚板转换层对于满足建筑功能要求，提高建筑的安全性和综合经济效益具有一定优势，其不受建筑使用功能的限制，柱网可灵活布置，能最大限度的满足建筑的多样化布局要求，