高层建筑工程中厚板转换层及抗震结构设计的探讨

段真铭　蒋峰

摘要：随着经济的发展和社会的进步，建筑行业也取得了突飞猛进的发展，尤其在高层建筑方面的技术应用越来越广泛和成熟。目前高层建筑工程中的结构也日益丰富和多样化，比如斜撑转换结构、搭接柱转换结构等新型结构形式。这些结构形式的出现，都是技术创新的产物，带动了建筑行业的创新发展，也为高层建筑工程多样化结构设计提供了更多发展路径。本文对高层建筑工程中厚板转换层以及抗震结构设计进行深入分析，并结合实际经验提出了优化措施，希望能够对高层建筑工程结构设计研究和开发提供参考。

关键词：高层建筑工程；厚板转换层；抗震；结构设计；方案

高层建筑工程中厚板转换层结构是高层建筑转换层结构的一种重要结构形式，抗震结构设计也逐渐在高层建筑工程中予以体现，通过对高层建筑工程中运用厚板转换层结构和抗震结构，从而大大提高高层建筑的质量，提升高层建筑的抗震能力，进而保证公众居住环境的安全。

1 高层建筑工程中厚板转换层结构及抗震结构基本概念及特征论述

1.1高层建筑中厚板转换层结构概述

目前高层建筑中比较常见的转换层结构模式是厚板转换层，主要是当出现转换层的上柱网轴线和下柱网轴线发生交错不能够用梁进行承载时，可以利用厚板作为转换介质，使上班和下板能够有效融合，这样板上面的结构形式可以根据实际情况进行搭配，板下柱网轴线也可以进行有效布置，以此体现了建筑物的立体感和层次感。高层建筑工程中应用厚板转换层，厚度可以控制、配筋也比较节约、有效解决厚板施工中出现的一些裂缝等各种问题，提高经济效益，因此厚板转换层结构应用比较广泛。

厚板转换层中厚板的厚度不是随意确定或者根据建筑物的美观进行确定的，它是根据一定的计算配比形成的，主要决定因素包括抗剪、抗弯以及抗冲切确定；一般可以将其个别部分打造成薄板，在厚处和薄处之间通过夹心板结构可以实现，厚度可以控制在2米至2.8米之间，是柱距的三分之一到五分之一的范围，楼板厚度通常情况下最低不能低于1.5米。

1.2高层建筑中抗震结构概述

和低层建筑相比，高层建筑出现破坏和倒塌的情形更为常见，由于高层建筑在高度、承受强度等方面都需要进行充分设计和考虑，结构复杂，所以保证其抗震安全性至关重要。高层建筑中抗震结构主要是根据地震灾害和工程经验，对高层建筑物总体布局和具体结构设计时为有效应对地震灾害所设计的一种抗震理念。

2、高层建筑工程中厚板转换层及抗震结构具体设计应用

2.1高层建筑中厚板转换层结构的设计依据

高层建筑中应用厚板转换层结构必须按照一定的设计模式和具体结构分析公式进行合理计算和分析。具体采用的通常是三维空间分析程序进行建筑层内力情况诊断，必须满足各种要求，包括侧向刚度比、变形、位移以及抗倾覆和周期等方面。

根据国家关于《高层建筑混凝土结构技术规程》有关要求，在对高层建筑物进行抗震设计时，转换层不应该在底盘屋面的上层塔楼空间上设置转换层，不然必须制定适当的抗震结构设计，即把两层以上、转换成下面的内外筒体抗震性能设计成抗震等级二级指标，对转换层上面的框架部分等设计成三级指标，由此保证高层建筑工程的安全性能和抗震性能达标。

由于厚板转换层的应用，会对转换层上层和下层的刚度产生一定的影响，因为必须做好刚度设置规范要求，在进行结构设计时，上层刚度和下层刚度基本刚度比要在平均值大约2才能保证基本性能。因此在进行厚板转换层设计时具体设置为：

一是要确保上部住宅剪力墙强度、层间位移等达到基本规范要求，同时尽可能降低上部住宅剪力墙的数量，可以对上部的厚度进行适当减薄处理，从而对下层的剪力墙厚度进行增厚，这样设计能够保证上部刚度降低，下部承载刚度增大，提高稳定性。二是对其中筒剪力墙的厚度要根据具体层高适当减薄，避免出现刚度突然发生改变；三是转换层以上建议使用C40混凝土配置，转换层下部使用C50混凝土配置，这样形成的转换层结构相对合理。

2.2厚板的内力分析

在对高层建筑工程中厚板转换层进行结构设计时要充分考虑厚板的内力情况，目前内部分析主要有等效交叉梁的分析、刚性板的简化计算、组合单元的分析三种方法。每一种计算方法各有利弊，占用时间也不一样，计算结果的精度也会有差别，具体要根据厚板的规则情况进行合理分析，或者采用两种以上方法进行统筹分析，从而确定厚板的内力。

2.3高层建筑物中厚板转换层结构和抗震结构的计算设计

目前国家建筑科学院有明确的关于《转换层厚板有限元分析与配筋程序》，里面采用的是PKPM软件的有关SLAB计算方式非常系统，当前主要应用的是简化计算模型进行手算复核即可。具体分析为：厚板转换层结构中厚板的厚度越大，就会对转换层本身以及其上下地震作用力產生正向影响，厚板如果控制在柱距的五分之一值时，具体变化力不会发生明显改变，但是当板厚和这个值出现差距时，就会产生较强的地震化效应。目前建筑设计规则就是当转换层上面结构是十五层以内时、十五层至二十层之间、二十层以上时厚板的厚度设置区间分别为柱距的五分之一至七分之一、四分之一至六分之一、三分之一至五分之一。如果抗震情况出现较少或者发生转换位置上移时还可以对厚板进行减薄处理。

厚板转换时要按照一定的计算公式合理确定板厚的取值；同时厚板还要充分考虑“三抗”特性——抗弯、抗剪、抗冲切，充分考虑各种设计因素才能保证高层建筑工程中厚板转换层及抗震结构设计达标，有效提高高层建筑物的安全性能和抗震系数。

2.4具体措施

根据具体建筑物层数及抗震要求性能不同要全面考虑以下措施：

选材方面，尽量选用低强度、低水化热的水泥，并做好水泥用量监控，要严格按照混凝土配比，并添加标准UEA微膨胀剂，提高建筑物的抗裂水平；要充分保证机械设备限产供应，避免出现施工过程中断影响建筑物质量。

要建立动态温度控制机制并采取有效措施。 混凝土厚板内外温差要控制在25摄氏度以内，這就需要对混凝土采取一定的措施，提高其保湿度，并及时进行冷却降温处理。

高层建筑工程中厚板转换层及抗震结构设计是一项复杂系统工程，随着技术发展，相关的设计理念、设计方法将进一步升级，对推动高层建筑物的有效应用起到更加重要的作用。

参考文献：

[1]袁启良. 梁式转换复杂高层建筑结构抗震设计研究[D].湖南大学，2014.

[2]徐光兴. 高层建筑梁式转换层结构的抗震设计的研究[J]. 福建建材，2013，（05）：19-20.