淺談高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、淺談高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計論文作者：王少一2011-10-6 0:55:39中圖分類號：TU文獻標識碼：A文章編號：1008-925X(2011)05-0180-02 摘要：厚板轉(zhuǎn)換層是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式之一。本文首先闡述了厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計算方法，進而論述了厚板的內(nèi)力分析，最后闡述了厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，以供參考。 關(guān)鍵詞：高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、前言 厚板轉(zhuǎn)換層是高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式之一。利用厚板作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，可使板下柱網(wǎng)靈活布置，板上結(jié)構(gòu)形式任意。通過板式轉(zhuǎn)換層，可實現(xiàn)不同樓層間不同功能、任意平面的組合，給建筑師提供了開闊的想象空間，為開發(fā)商提供了更多的開發(fā)戶

2、型。其特點是轉(zhuǎn)換板厚度最薄、配筋最省、采用非預應力結(jié)構(gòu)解決了厚板施工普遍存在的裂縫問題，經(jīng)濟效益顯著。在此，本文就高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行討論，以期為同類工程提供參考。 2、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的整體計算方法 帶厚板轉(zhuǎn)換層的高層建筑可采用三維空間分析程序(如TBSA，SATWE，TAT等)進行整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，除應滿足結(jié)構(gòu)整體的位移，變形，抗傾覆，周期等要求外，尚應滿足(JGJ32002)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的規(guī)定：“轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比的要求?！?2.1根據(jù)(JGJ32002)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的規(guī)定：“抗震設(shè)計時，轉(zhuǎn)換層不宜設(shè)置在底盤屋面的上層塔樓內(nèi)，否則應采取有

3、效的抗震措施；將層2以上、轉(zhuǎn)換層以下內(nèi)外筒體的抗震等級提高一級，即按抗震等級二級設(shè)計：轉(zhuǎn)換層以上框架、剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級仍取三級。” 2.2一般，由于轉(zhuǎn)換層上、下層的剛度相差十分懸殊，為了控制控制轉(zhuǎn)換層上下層剛度比不至于超過規(guī)范限值(規(guī)范要求3、厚板的內(nèi)力分析 3.1由于轉(zhuǎn)換板邊界形狀不規(guī)則，荷載分布和支撐條件較為復雜，目前，對厚板的內(nèi)力分析主要有以下三種方式：1)等效交叉梁的分析，即把轉(zhuǎn)換板分成雙向交叉梁，而上部柱網(wǎng)落在厚板的交叉梁處，參與結(jié)構(gòu)的整體計算。該計算方法可對厚板的受力情況進行了簡化，但交叉梁的截面大小的取值對內(nèi)力分析的影響暫無法考慮，易致使分析誤差較大。2)剛性板的簡化計算，即假

4、設(shè)厚板平面外的剛度無限大，不產(chǎn)生變形，按剛性層對轉(zhuǎn)換層及其上、下部結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)計算。該計算方法過于理論化，對建筑的整體多力分析不明確。3)組合單元的分析方法，即對整個結(jié)構(gòu)進行整體有限元分析，該計算結(jié)果最精確，但該法對于計算機的要求非常高，而且計算時間長，不便于實際工程的應用。因此，一般，在進行計算時，把厚板劃分為規(guī)則的交叉梁系，先用等效交叉梁系代換厚板進行結(jié)構(gòu)的整體分析，再采用板單元、三維實體單元對厚板進行局部應力的有限元分析。 3.2在整體計算時，采用PKPM軟件中的SATWE進行計算。 3.3一般，隨著板厚的增加，轉(zhuǎn)換層以及轉(zhuǎn)換層的上、下層的地震作用力增加，當板厚為1400mm(15柱距)

5、時，厚板中應力變化不大，當板厚大于或小于這個板厚時，地震變化明顯，即可得出：板厚太薄或太厚對建筑物整體的抗震反應均是不利的。因此，一般情況下，當轉(zhuǎn)換層上托15層以下時，厚板的厚度可取15-17的柱距：當轉(zhuǎn)換層上托15-20層時，板的厚度可取1416的柱距：當轉(zhuǎn)換層上托20層以上時，板的厚度可取1315的柱距；當抗震烈度較低或非抗震時，板厚還可適當減??；當轉(zhuǎn)換位置往上移時，板厚也可以適當減薄。 3.4厚板轉(zhuǎn)換時板厚的取值，規(guī)范沒有直接給出具體的公式，但是規(guī)定厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定，由于抗沖切計算的板厚一般較薄，可在此基礎(chǔ)上先估算厚板的厚度，再按具體工程中板厚取值的結(jié)論，與建議對厚板板

6、厚進行整體計算。 3.5厚板應滿足抗彎、抗剪、抗沖切的要求，抗沖切計算除應考慮框支柱對厚板的沖切外，還應考慮厚板上的剪力墻對厚板的沖切?？蛑е鶎癜宓臎_切應考慮梁箍筋的作用：厚板上的剪力墻對厚板的沖切通常只考慮混凝土的作用，由板的厚度控制。 4、厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 4.1由于結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層厚度一般較大，即轉(zhuǎn)換厚板的混凝土強度等級不應小于C30，且應采用水化熱小的水泥，并添加15左右的粉煤灰以減少施工時混凝土的水化熱，同時還可以適當添加適量的膨脹劑或膨脹纖維，以解決混凝土收縮開裂問題：另外，為增加板的抗裂能力，可在厚板的中部設(shè)上、下兩層直徑14260雙向鋼筋網(wǎng)片，板周邊暗梁按框支梁構(gòu)造加強

7、，暗梁兩側(cè)設(shè)直徑14260腰筋，以加強板邊緣抗扭能力，防止板端頭出現(xiàn)水平及豎向劈裂。 4.2轉(zhuǎn)換層厚板上、下部的剪力墻，柱的縱向鋼筋均應在轉(zhuǎn)換厚板內(nèi)可靠錨固。相鄰層樓板應適當加厚至150mm，相鄰的樓板配筋均應相應地加強，以加強其抵抗破壞、協(xié)調(diào)變形的能力。 4.3厚板受彎縱向鋼筋可沿轉(zhuǎn)換板上、下部雙層雙向布置，配筋量以厚板局部有限元分析結(jié)果為校核依據(jù)，即每層每向縱向鋼筋的總配筋率不宜小于0.6：轉(zhuǎn)換板內(nèi)暗梁抗剪箍筋的面積配筋率不宜小于0.45：加強部位墻體暗柱及框支柱縱筋配筋率不宜小于1.5。 4.4根據(jù)(GB500102002)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的要求，厚板在上部集中力和支坐反力作用下應進

8、行局部承壓和抗沖切承載力驗算，并配置必須的抗沖切鋼筋或彎起鋼筋。 4.5嚴格控制框支柱軸壓比4：實際設(shè)計中框支柱軸壓比均4.6嚴格控制剪力墻軸壓比0.6，提高約束邊緣構(gòu)件縱筋配筋率及配箍率以提高其強度和延性：落地剪力墻底部加強部位約束邊緣構(gòu)件宜設(shè)置型鋼并上下各伸一層：實際設(shè)計中剪力墻軸壓比均4.7結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層上部剪力墻位置加設(shè)暗梁，并加設(shè)吊筋，以提高板的抗沖切承載力，減少混凝土的收縮變形和溫度應力效應，增強板柱節(jié)點的連接性能。實際設(shè)計中，暗梁寬度一般取柱寬度(800M000mm)，暗梁主筋為相應柱上板帶上下層非預應力筋，暗梁箍筋為4-6肢12或14，在靠近支座范圍內(nèi)的箍筋間距均加密。 4.8嚴格控制結(jié)構(gòu)最大位移比1.4，以合理增加結(jié)構(gòu)抗扭剛度。 4.9轉(zhuǎn)換層下部框架梁的應力較大，應適當加大其截面，增大其剛度，并加強配筋。 4.10加強框支柱及其與轉(zhuǎn)換層厚板的連接非常重要，建議框支柱承擔的剪力大于基底剪力的30。 4.11樓板開洞處應設(shè)邊梁(或暗梁)，角部也可設(shè)斜筋等加強措施。 4.12厚板轉(zhuǎn)換層下一層框支柱均設(shè)置柱帽，剪力墻設(shè)置類似于柱帽的牛腿，以提高其對厚板的嵌固作用，及提高其抗沖切能力。 5、結(jié)束語 綜上所述，厚板轉(zhuǎn)換層對于滿足建筑功能要求，提高建筑的安全性和綜合經(jīng)濟效益具有一定優(yōu)勢，其不受建筑使用功能的限制，柱網(wǎng)可靈活布置，能最大限度的滿足建筑的多樣化布局要求，