高層建筑工程中厚板轉(zhuǎn)換層及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

王呈輝 李世杰

（河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司 河南省 450001）

前言

當(dāng)前，我國國民經(jīng)濟取得了巨大發(fā)展成就，高層建筑工程項目日漸增多。高層建筑通常具有更為復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對厚板轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用較多，且更為注重抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。加強對厚板轉(zhuǎn)換層以及抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，能有效提高高層建筑工程的安全性和抗震性。因此，有必要深入了解和熟練掌握厚板轉(zhuǎn)換層和抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，并靈活運用轉(zhuǎn)換層厚板施工方法，采取有效措施，加強高層建筑轉(zhuǎn)換層與抗震結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計。

1 厚板轉(zhuǎn)換層概述

高層建筑高度超過24m時，其上部平面與下部平面呈現(xiàn)出使用功能差異。因此，要對各類結(jié)構(gòu)平面進行構(gòu)建。通常，要對結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進行設(shè)置，以增強上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)結(jié)合的緊密性[1]。厚板轉(zhuǎn)換層是常見的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用，能有效提高高層建筑質(zhì)量和安全性，并增強高層建筑的抗震性能。

2 案例工程概況

某市某高層建筑總建筑面積在80000m2左右，共有34層，高達156m。該高層建筑在開展8層施工時，利用厚板轉(zhuǎn)換層對框支剪力墻結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建。該高層建筑要求具備Ⅵ度抗震設(shè)防烈度，其設(shè)計基本地震加速度為0.05g，主樓基本風(fēng)壓值為0.35kN/m2。另外，該高層建筑地下部分剪力墻抗震等級要求為1級，框架抗震等級要求為2級，底部加強部位相應(yīng)的剪力墻抗震等級要求為1級，一般部位剪力墻抗震等級要求為2級。該高層建筑工程承建施工單位，深入考察了相關(guān)實際狀況，對厚板轉(zhuǎn)換層及抗震結(jié)構(gòu)進行了科學(xué)設(shè)計，有效強化了該高層建筑的安全性和抗震性能。

3 高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

高層建筑對厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，要充分考慮厚板轉(zhuǎn)換層承受的應(yīng)力狀況。通常，在高層建筑的厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，大量交叉分柱網(wǎng)存在于厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的上下部之間。這就造成在豎直方向上，厚板承受的應(yīng)力狀況較為復(fù)雜。同時，厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)缺乏良好的上下連續(xù)性，其剛度變化較為突然，加上水平地震力的影響，厚板承受的應(yīng)力狀況較為復(fù)雜[2]。對厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，要遵循以下要點：

3.1 保障結(jié)構(gòu)豎向剛度的均勻性

對高層建筑厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層進行設(shè)計，要減小高層建筑上下層之間的剛度變化，避免上下層連接處出現(xiàn)較為突然的剛度變化，避免產(chǎn)生薄弱層。因此，要有效保障結(jié)構(gòu)豎向剛度具有較強的均勻性。厚板轉(zhuǎn)換層相應(yīng)的抗震設(shè)計，要有效保障上下層呈現(xiàn)出的剛度比不超過2.0。①對高層建筑上部剪力墻實施合理設(shè)計，在有效滿足強度要求的前提下，最大化地減少剪力墻的實際個數(shù)，并深入考察實際情況，對上層剪力墻厚度進行減小，并對下層剪力墻的實際厚度進行增加。②在設(shè)計各層剪力墻時，要依次對其厚度進行遞減，避免各層結(jié)合處出現(xiàn)剛度突變。③對轉(zhuǎn)換層相應(yīng)的上層高度進行提升，同時對轉(zhuǎn)換層相應(yīng)的下層高度進行降低，加強對上下層高度差的控制，使之低于0.2m。④針對轉(zhuǎn)換層上層，要對C40混凝土進行選用；針對轉(zhuǎn)換層下層，要對C50混凝土進行選用，對上述兩種規(guī)格的混凝土進行科學(xué)搭配，并對轉(zhuǎn)換層相應(yīng)的橫向剛度比進行控制，使之保持為1.10，同時對轉(zhuǎn)換層相應(yīng)的豎向剛度比進行控制，使之保持為1.20，有效增強厚板轉(zhuǎn)換層的合理性[3]。

3.2 對框支柱的延性進行提升

高層建筑上部相應(yīng)的豎向構(gòu)件通常需借助框支柱實施有效連接。對高層建筑厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層進行設(shè)計，要對框支柱的延性進行提升。要有效控制軸壓比，使之保持在0.60以下，同時，加強對配筋率的有效控制，使之保持為1.65%。對框支柱相應(yīng)的箍筋進行設(shè)置時，可采用全長加密的設(shè)置方式[4]。同時，應(yīng)將芯筋安裝于框支柱內(nèi)。

3.3 有效保障厚板轉(zhuǎn)換層具有良好的延性

對框支層剪力墻進行設(shè)計，要加強對軸壓比的控制，使之低于0.35，同時，對配筋率進行控制，使之保持為0.55%。同時，對剪力墻暗柱相應(yīng)的配筋率進行控制，使之保持為2.0%，對體積配箍率進行控制，使之保持為1.5%±0.5%。通過上述措施，有效保障厚板轉(zhuǎn)換層具有良好的延性。另外，要強化對厚板轉(zhuǎn)換層上部的延性處理。

4 高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層施工方法

高層建筑工程所設(shè)計的厚板轉(zhuǎn)換層，通常呈現(xiàn)為大體積混凝土構(gòu)件，具有極大的荷載極度。為有效保障厚板轉(zhuǎn)換層施工質(zhì)量，必要加強對溫度裂縫的有效控制。因此，要針對溫度裂縫開展相關(guān)試驗，并采取如下措施加強對溫度裂縫的有效控制：①對具有較低水化熱和較弱強度的水泥進行選用，并嚴格控制水泥用量。②對混凝土進行配置，要適量添加減水劑和粉煤灰，有效保障其具有良好的可泵性。同時，添加適量的膨脹劑，有效增強混凝土的抗裂性[5]。③加強對混凝土的有效養(yǎng)護，并促進厚板溫差的大幅度降低，采用薄膜封住厚板，避免發(fā)生冷氣對流。同時，每隔1.5m，即將一根鋼管安裝在厚板中間，將厚板內(nèi)部存在的熱量有效排除。④將測溫點構(gòu)建于厚板內(nèi)部，并借助計算機對測溫點的實際溫度進行有效控制，并對相關(guān)檢測數(shù)據(jù)進行自動記錄，增強數(shù)據(jù)采集的便捷性，并對混凝土養(yǎng)護工作實施合理調(diào)整。

5 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計措施

5.1 建筑選址

對高層建筑工程進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，要增強建筑選址的科學(xué)性，有效增強高層建筑的抗震性能。在對高層建筑進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計前，要深入考察并全面掌握高層建筑工程所在地的地震活動狀況，并強化地質(zhì)勘測，廣泛收集各類相關(guān)資料，對高層建筑工程施工現(xiàn)場實施綜合分析和科學(xué)評價，準確獲取高層建筑工程所在地的具體抗震設(shè)防等級。

5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可多次對超靜定結(jié)構(gòu)進行合理應(yīng)用，且能針對結(jié)構(gòu)強度對充足的余度進行預(yù)留，即提高結(jié)構(gòu)內(nèi)力相應(yīng)的設(shè)計值。通過上述措施對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，即使高層建筑部分結(jié)構(gòu)遭受嚴重的地震破壞，剩余部分結(jié)構(gòu)仍能保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)，并有效分擔(dān)高層建筑相應(yīng)的承載力。即使地震作用損壞了高層建筑的部分機構(gòu)，高層建筑整體仍能保持較強的安全性和穩(wěn)定性。在對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的實際過程中，設(shè)計人員要深入熟悉并掌握地震對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的具體傳遞路徑，并適當(dāng)將傳遞路線串聯(lián)的各類構(gòu)件內(nèi)力相應(yīng)的設(shè)計系數(shù)進行放大，并嚴格控制高層建筑的抗震等級，有效增強高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性，進而增強高層建筑的抗震性能[6]。

5.3 靈活運用隔震技術(shù)

在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要靈活運用隔震技術(shù)，強化基層隔震的有效處理。設(shè)計人員要深入考察高層建筑結(jié)構(gòu)相應(yīng)的基礎(chǔ)與上部狀況，在此基礎(chǔ)上對隔震層進行建設(shè)，增強高層建筑相應(yīng)的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔離的有效性，大幅度降低地震波的實際傳播成效，有效提高高層建筑的抗震性能。被動隔震技術(shù)具有較強的優(yōu)越性，在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，能有效增強高層建筑的安全性，并有效保護各類非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。另外，還能有效控制高層建筑內(nèi)部各類物品的實際振動力度。經(jīng)歷地震后，無需大規(guī)模開展對高層建筑的修復(fù)，僅需對隔震裝置實施更換，有效增強了高層建筑工程維護檢修的便捷性。

6 結(jié)語

綜上所述，在高層建筑工程中，厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)承受極為復(fù)雜的應(yīng)力。對高層建筑工程的厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，要遵循以下要點：保障結(jié)構(gòu)豎向剛度的均勻性、對框支柱的延性進行提升、有效保障厚板轉(zhuǎn)換層具有良好的延性。在此基礎(chǔ)上，采用正確的施工方法開展厚板轉(zhuǎn)換層施工，有效保障高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層設(shè)計施工質(zhì)量。要強化對板柱節(jié)點的科學(xué)設(shè)計，并秉承強化節(jié)點的思想實施抗震設(shè)計，有效增強高層建筑節(jié)點承載力。