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

（中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000）

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

關(guān)仲穎 張曉明

（中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000）

本文主要根據(jù)某工程，首先介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)勢，其次分析其具體的設(shè)計方案，最后探討了預(yù)應(yīng)力厚板轉(zhuǎn)化層構(gòu)造措施以及配筋，僅此提供借鑒。

高層建筑；預(yù)應(yīng)力；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)；設(shè)計

本工程中因為預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，不僅方便了計算分析，還是提高了該結(jié)構(gòu)的性能，但是在使用的過程中，需要注意配筋選擇，尤其是一些比較薄弱的環(huán)節(jié)，配筋的選擇至關(guān)重要，除此之外，還要注意選擇好設(shè)計計算方法，合適的計算方法可以節(jié)省計算時間，進而縮短高層建筑設(shè)計周期。

一﹑工程概況

該小區(qū)D7-07，08高層商住樓1層地下室，裙房為5層，塔樓為30層，建筑總面積3.7萬m2，轉(zhuǎn)換上﹑下樓層的結(jié)構(gòu)布置。轉(zhuǎn)換層位于第五層，上部承托25層。轉(zhuǎn)換層的種類有多種，其中以梁式和析架式應(yīng)用最為廣泛，理論也較成熟，然而當(dāng)出現(xiàn)本工程上﹑下部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)﹑軸線雙向交錯時，普通片式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)不能很好滿足要求，厚板轉(zhuǎn)換則是一種較好的選擇，它能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的三維轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層的上﹑下柱網(wǎng)可以靈活布置。

二﹑預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層在高層建筑中應(yīng)用優(yōu)勢

高層建筑目前是應(yīng)用施工建設(shè)最廣泛的建筑類型，這類建筑類型對抗震性以及其他方面要求都比較高，作為高層建筑中應(yīng)用比較廣泛的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，在實際施工過程中為了更加凸顯其優(yōu)勢，經(jīng)常與其他建筑技術(shù)融合起來，其中預(yù)應(yīng)力技術(shù)就是其中，預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)相比，特點更加突出。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)本身就屬于受力大﹑跨度大的結(jié)構(gòu)，與預(yù)應(yīng)力技術(shù)融合之后，突出轉(zhuǎn)換層的優(yōu)勢，而避免轉(zhuǎn)換層劣勢帶來的不良影響。其主要的優(yōu)勢可以總結(jié)如下：

首先，提高轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗裂性，因為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的跨度比較大，設(shè)計方案如果出現(xiàn)不合理的地方，非常容易出現(xiàn)裂縫，進而影響整個高層建筑的質(zhì)量，而在轉(zhuǎn)換層中加入預(yù)應(yīng)力技術(shù)，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗裂度得到了有效的提高；其次，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗沖切能力得到了有效的提高，所以施工更加方便，不必注意有關(guān)沖切的問題；最后，混凝土澆筑質(zhì)量得以保證，進而提高了整個轉(zhuǎn)換層的抗震性，這主要是因為預(yù)應(yīng)力的運用能夠使混凝土板中會的內(nèi)力得到均勻的分布，并且能夠有效的控制混凝土的收縮拉力，尤其是大體積的混凝土，所以有效的控制了混凝土裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

本工程因為利用了預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層技術(shù)與最初的設(shè)計方案相比，板厚厚度變小，鋼筋用量減少了將近一半，不僅節(jié)約了設(shè)計成本，還提高了設(shè)計質(zhì)量，效果非常突出。

三﹑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

根據(jù)本工程的特點設(shè)計人員最終采用預(yù)應(yīng)力厚板轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，在進行施工之前，進行了大量的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)在使用預(yù)應(yīng)力厚板轉(zhuǎn)換層時，需要注意厚板角部以及板邊，因為厚板的與薄板相比，其內(nèi)應(yīng)力明顯不足，與此同時，在使用施工時要注意上下兩部分結(jié)構(gòu)都要保持相近的剛度系數(shù)，因為本工程中有些層間位移角度已經(jīng)低于千分之一，當(dāng)位移發(fā)生變化時，要注意下部結(jié)構(gòu)，因為此時下部結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)嚴(yán)重的塑性變形。實際需要注意的問題該有很多，上述是最重要的兩點。

在本工程中建筑之間的柱距最大達到8m，通常情況下厚板厚度主要取決于柱間距，達到其1/5-1/3即可，在設(shè)計時因為涉及到混凝土抗沖切能力，所以本工程厚板厚度取柱間距的1/4 ，也就是2m。設(shè)計方案既要考慮到整體轉(zhuǎn)換層的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，還要注意局部應(yīng)力。根據(jù)工程的具體特點，設(shè)計方法如下：

第一，計算出預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)參數(shù)，比如是程式，通過計算分析，薄弱層應(yīng)該設(shè)置在轉(zhuǎn)換層的下面比較合適。在計算實體厚板時，可以利用等效交叉梁系方法進行計算。等效交叉梁單側(cè)寬度主要取決于支承距離，通常情況下都是兩個支承距離一半，但是需要注意的是其寬度要小于板厚6倍左右。因為本工程轉(zhuǎn)換層的上部是十戶型，這種戶型最大的特點就是分戶墻比較多，針對這種情況，需要注意設(shè)置暗梁，尤其是在下部柱子，暗梁的寬度根據(jù)本工程的需要取1.5m即可，要保證梁高以及厚板厚度一致。在這個工程使用的計算軟件是TBSA4.2版，之后有進行了驗算，兩次計算的結(jié)果相同，也就是說上述的設(shè)計參數(shù)都比較合理，可以采用。

第二，還要計算出厚板的具體荷載，使用的軟件依然是TBSA4.2，需要計算出組合內(nèi)力，還需要輸入支座的各項參數(shù)，按照實際的柱﹑墻輸入即可。

第三，對厚板護局部進行計算分析，主要使用的方法主要是實體三維單元的方法，這種方法的計算精度比較高，而且計算時間相對來說也比較短，這種方法主要的形式就是直角網(wǎng)格，在繪制網(wǎng)格時，要注意長﹑寬﹑高量級相同，如果有些單元尺寸比較相近，需要對其進行模式劃分，有些單元屬于有限元，在對其進行分析時，需要將厚板平均分層四個層區(qū)，這樣更方便計算。劃分單元時，需要對單元中的很多要素進行精心處理，比如柱邊以及剪力墻邊等。而之所以要對其進行精心處理，主要是避免應(yīng)力過度集中在某一個部位，而引起單元形體改變。經(jīng)過大量的計算發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫的區(qū)域主要集中在兩個部位，一個是支承柱邊緣，另一個是板頂，因此在施工時要格外注意這兩個部位。

四﹑預(yù)應(yīng)力厚板轉(zhuǎn)換層構(gòu)造措施與配筋

在考慮豎向構(gòu)件布置時，應(yīng)盡量使轉(zhuǎn)換層上下剛度接近，在進行抗震設(shè)計時，剛度比不應(yīng)大于2，故實際工程中盡量將上部剪力墻貫通下來，并在主體四角設(shè)剪力墻，形成下部較大的整體剛度和抗扭剛度。又經(jīng)分析計算結(jié)果可知，水平剛度突變處結(jié)構(gòu)位移最大，自然是應(yīng)力集中區(qū)，也就是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，必須加強構(gòu)造措施，提高其延性。整體分析中，一是通過結(jié)構(gòu)平面布置來減小結(jié)構(gòu)沿豎向剛度變化的不均勻度，二是通過調(diào)整構(gòu)件截面尺寸來調(diào)整上下層剪切剛度。

結(jié)語

綜上所述，可知預(yù)應(yīng)力混凝土板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用在高層建筑中十分必要。在具體設(shè)計時要注意很多問題，比如既要對整體結(jié)構(gòu)進行計算分析，還要顧及到具體的某一部位，計算結(jié)果要進行驗算，只有不同的計算軟件進行驗算，兩者之間的結(jié)果相同才能繼續(xù)設(shè)計。

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