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

刘畅

中联西北工程设计研究院有限公司， 陕西 西安 710000

摘要：随着国民经济的发展越来越好，社会各界对高层建筑工程的设计效果和施工质量也提出了更高的要求。预应力混凝土板转换层结构作为高层建筑的重要组成部分，受到社会的高度重视。为了进一步满足用户的各种需求，促进有效利用高层建筑的实用功能，预应力混凝土板转换层的结构设计都应该做好，以确保建筑的完整性和进一步提高高层建筑的整体设计效果。

关键词：高层建筑；预应力；混凝土；板式转换层结构；设计

引言

在日常高层建筑工程中，对于不同的结构类型来说高层建筑的转换层对于整个建筑的结构受力至关重要。因此，高层建筑转换层更加科学、合理的预应力砼板式设计必不可少。

1预应力混凝土板式转换层在高层建筑中应用优势

高层建筑目前是应用施工建设最广泛的建筑类型，这类建筑类型对抗震性以及其他方面要求都比较高，作为高层建筑中应用比较广泛的转换层结构，在实际施工过程中为了更加凸显其优势，经常与其他建筑技术融合起来，其中预应力技术就是其中，预应力混凝土板式转换结构与传统的转换层结构相比，特点更加突出。转换层结构本身就属于受力大、跨度大的结构，与预应力技术融合之后，突出转换层的优势，而避免转换层劣势带来的不良影响。其主要的优势可以总结如下：首先，提高转换层结构的抗裂性，因为转换层结构的跨度比较大，设计方案如果出现不合理的地方，非常容易出现裂缝，进而影响整个高层建筑的质量，而在转换层中加入预应力技术，转换层结构的抗裂度得到了有效的提高；其次，转换层结构的抗冲切能力得到了有效的提高，所以施工更加方便，不必注意有关冲切的问题；最后，混凝土浇筑质量得以保证，进而提高了整个转换层的抗震性，这主要是因为预应力的运用能够使混凝土板中会的内力得到均匀的分布，并且能够有效的控制混凝土的收缩拉力，尤其是大体积的混凝土，所以有效的控制了混凝土裂缝现象的出现。

2预应力混凝土板式转换层结构的设计原则与设计方法

2.1设计原则

在高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计过程中，应当充分考虑高层建筑功能需求，对混凝土板式转换层结构进行灵活布置，调整好上下剪切刚度，确保其满足设计要求，对转换层结构设计质量进行科学化控制。在基础上应当依照建筑物高度方向设置转换层结构，将其分为三种布置形式，分别是分段布置、间隔布置以及在建筑物顶部设置。在预应力混凝土板式转换层结构设计过程中，应当结合工程项目的实际情况在上述布置方式中加以合理选取，依据实际情况进行合理选择，最大程度上避免高层建筑物出现整体刚度不足而影响转换层结构稳定性的情况。在设计中应当遵循一定设计原则，确保转换层与加强层和设备层共同设置，从而全面提高预应力混凝土板式转换层结构设计水平。

2.2设计方法

（1）设计计算。首先对预应力混凝土板式转换层结构参数进行计算分析，根据计算结果，适宜将其设置在转换层的下面，同时可以采用等效交叉梁系方法计算实体厚板，一般情况下等效交叉梁单侧宽度小于板厚，一般为两个支承距离的一半。其次应对厚板的具体荷载进行计算，按照实际柱、墙，将支座的各项参数输入即可。再次由于三维单元计算方法精度较高，时间相对较短，所以采用此种方式对厚板的局部参数进行计算，在计算过程中，其主要形式为直角合格，所以还需要绘制网格，绘制过程中，应保证网格的长、宽、高的量级相同，并对尺寸相近的单元进行模式划分。（2）结构平面布置。转换层结构形式有很多种，包括板式转换层、梁式转换层、箱式转换层以及桁架式转换层等等，在结构平面布置过程中，应根据建筑工程的实际情况，合理选择转换层结构形式。在所有转换层结构中，板式结构层具有结构布置简单、灵活等，缺点在于板的自重较大、材料消耗大；梁式转换层有点在于施工简单、传力明显，缺点在于空间受力复杂、高度受到限制等；箱式转换层的优点在于刚度大、整体工作效果好，缺点在于施工较为复杂、施工成本较高；桁架式转换层弯矩、剪力相对较小，缺点在于施工复杂。因此通过对不同转换层结构形式的分析，结合工程实际情况，采取板式转换层结构形式。（3）结构竖向布置。对于结构竖向布置，关键在于控制好建筑的侧向刚度，应遵循下大上小的原则，并严格控制转换层上下等效侧向刚度比。在设计过程中，应对转换层的上部和下部分别进行强化和弱化，为达到这一目的，其具体做法如下：对于转换层下部结构，如剪力墙、核心筒部分，应增加其厚度，同时在条件允许的情况下，应使其底部剪力墙不开洞；采取有效措施，提高底部柱的强度等级，与此同时剪力墙的强度也应有所提高。

3换层结构形式的发展趋势

3.1型钢混凝土转换层的应用

与钢筋混凝土梁比较，型钢混凝土梁不仅具有承载力高、刚度大、能大大减小截面尺度的长处，且其塑性、耐久性和抗震功能也优于钢筋混凝土梁。此外，型钢混凝土梁在施工时能够精确定位、削减支模、加速施工速度。

3.2预应力混凝土转换层的应用

预应力混凝土转换梁具有减小截面尺寸、控制裂缝和挠度的优点，因此非常适用于大跨度的转换层。近年来我国预应力混凝土转换层的应用越来越多。

3.2转换梁受力性能的改善

（1）斜向支撑的运用。由于托柱方法的改换层直接承受上层柱传下来的荷载，当改换梁承托的层数较多且跨度较大时，由上层柱传递下来的荷载将会很大，使得承受如此大力的改换梁虽在理论上能计划出来，但在实习中却不可行。因此，为了使上层柱传递的荷载在传给改换梁之前，先让两端落地框支柱分管有些荷载，可在改换梁上部的结构中安置一些斜杆，使改换梁上部一有些荷载改动传力方向，起到类似于拱传力的效果。（2）竖向传力的多道改换。为了防止让一根改换梁承受上部一切的荷载，形成改换梁截面标准过大、施工艰难的情况，可设置多道改换梁，使一层改换梁承受上部一切层荷载变成多道改换梁一起承受上部几层或几十层的荷载，减小单层改换梁上承受的荷载。（3）改换梁加腋的运用。一般来说，改换梁的截面标准主要是由它的抗剪承载力抉择的，抗弯对截面的需要并非主要因素。因此，如果能加强改换梁在支座区段的承载力，便可有效降低其截面标准。改换梁加腋便是根据这一构思而提出的。

结语

随着时代的发展，我国建筑工程形态更加复杂、体量逐渐加大、项目工程设计难度更高，总而言之，要想做好建筑结构设计问题，就必须重视建筑工程的质量和安全度的问题。在某种程度上对于建筑物来说，其整体质量的安全性是建筑物的生命，也关系着居住人群的生命安全问题。所以，在实际进行建筑结构设计的同时，相关设计人员还需要去全方位地考虑建筑结构设计安全性的问题，只有这样才能够促进建筑行业的可持续发展。

参考文献

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