高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计

高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计

张鹏

张鹏

黑龙江省治金设计规划院

【摘要】近几年我国的人口不断增多，高层建筑的发展十分迅速，其不仅适应了社会的发展需要，而且极大地满足人们对于居住环境的需求，随着建筑功能多样化的出现，在对转换层进行施工时，必须要保证其施工的质量安全。笔者通过对预应力混凝土板式转换层结构进行介绍，提出其在高层建筑施工中的优势作用，仅供参考。

【关键词】高层建筑；预应力；转换层结构

在施工中采用预应力混凝土板式转换层结构，对于提高建筑的使用性能发挥了很大的作用，但是在施工的过程中，要注意把握好配筋的作用，其对工程的质量产生重要的影响，在选择配筋时，必须要严格按照施工的要求选择符合质量标准的配筋，而且还要注意选择合适的计算方法，这样不仅可以减少运算的时间，而且还可以缩短建筑的设计时间。

一、工程概况

该小区D7-07，08高层商住楼1层地下室，裙房为5层，塔楼为30层，建筑总面积3.7万，转换上、下楼层的结构布置。转换层位于第五层，上部承托25层。转换层的种类有多种，其中以梁式和析架式应用最为广泛，理论也较成熟，然而当出现本工程上、下部结构柱网、轴线双向交错时，普通片式转换结构不能很好满足要求，厚板转换则是一种较好的选择，它能实现结构的三维转换，转换层的上、下柱网可以灵活布置，而且很好地提高建筑的使用功能，其抗震功能也得到了很好地提升。

二、预应力混凝土板式转换层在高层建筑中的优势作用

随着人口的不断增加，高层建筑在发展的过程中越来越受到人们的欢迎，其在满足居住条件的同时，对其自身的质量也提出了更高的要求，特别是建筑的抗震性能上，必须要做好高层建筑转换层的施工控制，要想更好地突出其自身的优势作用，就要不断提高施工的技术，预应力技术的出现，极大地满足了这一施工需求，由于转换层自身所承受的压力和跨度就比较大，在采用预应力技术进行施工时，可以使得自身的优势作用更加突出，减少由于自身的劣势作用带来的弊端，其具体的优势作用表现如下：

首先，要在施工的过程中提高转换层的抗裂性能。由于转换层自身承受的跨度比较大，如果在设计方案时没有充分地考虑，就很容易发生裂缝的现象，近而使得工程的质量受到很大的威胁，通过预应力技术的应用，使得转换层的抗裂性能得到很大的提高。

其次，预应力技术在提高转换层的抗冲切能力上发挥了很好的作用，而且施工的过程非常方便，不需要对冲切问题进行单独的处理。最后还使得混凝土的自身结构质量得到提升，近而使得整个转换层的抗震性能得到增强，因为预应力技术的应用，使得混凝土板中的内力可以均匀分布，使得混凝土自身的收缩拉力得到很好地控制，特别是对于大体积的混凝土工程施工，使得混凝土的裂缝现象得到了很好地控制。

通过把使用预应力混凝土板式转换层技术和起初的施工方案进行对比，使得板厚的厚度相应的减少，而钢筋的使用量却比之前减少了一半，使得施工的成本得到有效的降低，而且工程的质量得到了很好地提高。

三、对高层建筑预应力混凝土板式转换层的结构设计

在使用预应力技术施工之前，首先要进行大量的实验，实验结果显示在使用预应力厚板转换层技术时，要注意把握好厚板角部和半边的位置，因为厚板的内应力相比薄板来说，有着严重的不足，所以在施工的过程中要把握好上下两部分的刚度系数，因为在工程的施工中很多层间的位移角度都低于千分之一，所以必须要加强对下部结构的控制，以免其在发生位移现象时，导致整体结构变形，而实际施工中需要注意的问题还有很多。

在本工程中建筑之间的柱距最大达到8m，通常情况下厚板厚度主要取决于柱间距，达到其1/5-1/3即可，在设计时因为涉及到混凝土抗冲切能力，所以本工程厚板厚度取柱间距的1/4，也就是2m。设计方案既要考虑到整体转换层的预应力结构，还要注意局部应力。根据工程的具体特点，设计方法如下：

第一，计算出预应力混凝土板式转换层结构参数，比如是程式，通过计算分析，薄弱层应该设置在转换层的下面比较合适。在计算实体厚板时，可以利用等效交叉梁系方法进行计算。等效交叉梁单侧宽度主要取决于支承距离，通常情况下都是两个支承距离一半，但是需要注意的是其宽度要小于板厚6倍左右。因为本工程转换层的上部是十户型，这种户型最大的特点就是分户墙比较多，针对这种情况，需要注意设置暗梁，尤其是在下部柱子，暗梁的宽度根据本工程的需要取1.5m即可，要保证梁高以及厚板厚度一致。在这个工程使用的计算软件是TBSA4.2版，之后有进行了验算，两次计算的结果相同，也就是说上述的设计参数都比较合理，可以采用。

第二，而且还要对厚板的具体荷载能力进行准确的计算，通常情况下使用的软件是TBSA4.2，需要通过该软件对组合的内力进行计算，然后通过支座参数的输入，最后按照实际的柱墙数据输入即可。

第三，对厚板护局部进行计算分析，主要使用的方法主要是实体三维单元的方法，这种方法的计算精度比较高，而且计算时间相对来说也比较短，这种方法主要的形式就是直角网格，在绘制网格时，要注意长、宽、高量级相同，如果有些单元尺寸比较相近，需要对其进行模式划分，有些单元属于有限元，在对其进行分析时，需要将厚板平均分层四个层区，这样更方便计算。划分单元时，需要对单元中的很多要素进行精心处理，比如柱边以及剪力墙边等。而之所以要对其进行精心处理，主要是避免应力过度集中在某一个部位，而引起单元形体改变。经过大量的计算发现，转换层结构容易出现裂缝的区域主要集中在两个部位，一个是支承柱边缘，另一个是板顶，因此在施工时要格外注意这两个部位。

四、预应力厚板转换层构造措施与配筋

在考虑竖向构件布置时，应尽量使转换层上下刚度接近，在进行抗震设计时，刚度比不应大于2，故实际工程中尽量将上部剪力墙贯通下来，并在主体四角设剪力墙，形成下部较大的整体刚度和抗扭刚度。又经分析计算结果可知，水平刚度突变处结构位移最大，自然是应力集中区，也就是结构的薄弱环节，必须加强构造措施，提高其延性。整体分析中，一是通过结构平面布置来减小结构沿竖向刚度变化的不均匀度，二是通过调整构件截面尺寸来调整上下层剪切刚度。

五、结语

通过上述的分析可知，随着现代高层建筑综合化、多功能化发展，高层建筑的发展越来越迅速，预应力混凝土板式转换层在高层建筑施工中的优势作用十分明显，其不仅可以满足实际的使用需求，而且很好地提高了建筑的施工质量，在现代建筑行业中十分受欢迎，由于施工中涉及到的因素比较多，所以施工单位还要不断提高施工技术，提高运算方法的准确性，以保证预应力混凝土板式转换层结构设计在高层建筑中的优势作用。

参考文献：

[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[J].建筑安全，2003（04）.

[3]赵鸿铁，胡安妮.高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J].西安建筑科技大学学报，2000，32（01）.