浅谈高层建筑厚板转换层的结构设计

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(JGJ3―2002)《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(JGJ3―2002)《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(1／5柱距)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1／5-1／7的柱距：当转换层上托15-20层时，板的厚度可取1／4～1／6的柱距：当转换层上托20层以上时，板的厚度可取1／3～1／5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14@260双向钢筋网片，板周边暗梁按框支梁构造加强，暗梁两侧设直径14@260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(GB50010―2002)《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

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Ф12或Ф14，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，是一种值得采用的结构型式。实践证明，在采取合适的构造措施条件下，厚板转换层结构形式在非抗震和抗震设防7度区应用是可行的。