分析高层建筑预应力混凝土板式转换层的结构设计

胡媛媛

摘 要： 建筑行业发展速度很快，越来越多的高层建筑工程项目投入建设。现阶段，很多高层建筑工程项目设计中都应用了转换层结构，该内容也是高层建筑工程项目设计的重点和关键所在。转换层设计不合理，对高层建筑工程建设施工质量和应用安全会造成非常不良影响。预应力混凝土板式转换层的结构设计在高层建筑工程项目建设中应用广泛，本文就是对其具有的优势和设计注意要点进行分析，希望对相关人员有所启示。

关键词： 高层建筑；预应力混凝土；板式转换层；结构设计

引言：我国社会经济发展速度不断加快，建筑使用功能也呈现出了多样化、多元化的特性。现阶段建设的高层建筑工程项目，为了满足用户不断发生改变的应用需求，需要对高层建筑空间进行有效分割，实现不同的高层建筑应用功能需求。受到这种新型高层建筑格局的影响，高层建筑上部空间墙体结构布置密集，虾米空间柱网较为稀疏，也就是呈现出了“上大下小”建筑结构特点。设计人员考虑在高层上部和下部结构间进行转换层结构设计，使得高层建筑结构布置更加合理，促进高层建筑结构设计体系的改革，为高层建筑工程项目建设发展增加新的生命力。

一、预应力混凝土板式转换层结构的优点分析

预应力混凝土板式转换层结构在高层建筑工程项目设计中的应用，可以使得高层建筑结构抗裂性能得到提升。因为转换层结构设计需要具有较大的跨度，如果设计方案合理性较差，很容易导致转换层结构发生不良裂缝问题，损害高层建筑工程项目建设施工质量。但是如果应用了预应力技术进行转换层结构设计，结构抗裂性会得到大幅度的提升，高层建筑工程项目建设施工质量也可以得到良好保障。预应力板式转换层结构应用，还可以促进高层建筑结构抗冲切能力提升。强化了高层建筑工程项目结构施工的便捷性，避免了有关冲切问题对施工造成的不良影响。因为施工技术人员在结构施工中应用了预应力技术，这样混凝土板内部压力会均匀性的分析，混凝土收缩拉力也可以得到良好控制，降低了混凝土结构裂缝发生概率，促进了混凝土结构浇筑施工质量提升，高层建筑整体抗震性能也会得到强化。

二、依据高层建筑工程项目建设需求对预应力转换层结构进行设计

施工技术人员需要预先进行多次试验，在高层建筑工程项目结构施工工作开展前，建筑设计部门需要依据当前高层建筑工程项目建设需求，对预应力厚板混凝土板式转换层结构进行设计。对试验结果进行深入分析，可以了解到厚板内部应力情况。因为厚板内部应力要比薄板低很多，所以对于预应力厚板转换层结构应用，施工技术人员需要特别注重板边和板角部分，同时还需要保证高层建筑工程项目上部、下部刚度系数较为接近。对高层建筑下部结构需要给予更多关注，因为如果高层建筑转换层结构发生位移后，下部结构很有可能发生较大的形变。除了以上叙述的问题之外，还存在着很多需要注重的问题。通常情况下，厚板需要依据柱间距确定其厚度。柱间距离达到8m时，厚板厚度需要确定为柱间距的五分之一到三分之一范围内。设计人员需要重点考虑，如何提升混凝土结构的抗冲切性能。厚板厚度确定为2m，也就是柱间距的四分之一。厚板设计方案确定需要综合考虑，对局部应力和整体应力进行深入分析，并且结合高层建筑工程项目建设中可能受到的制约因素，最终确定以下设计方案：

第一方面，设计人员需要科学计算预应力板式混凝土转换层结构的众多参数，依据计算结果进行方案设计，使得薄弱环节分布于高层建筑转换层结构的下部。结合等效较差梁系的方法，对预应力厚板实体进行计算。通常情况下，设计人员是根据支撑距离确定单侧等效交叉梁的宽度，经常采用0.5倍的两段支撑距离。对高层建筑工程项目建设实例进行分析，当前建筑工程项目转换层结构上部户型结构具有明显的特征，也就是存在着众多的分户墙。所以设计人员对暗梁结构设计必须要给予高度重视，对下层柱子应用1.5m的暗梁宽度，同时厚板厚度要与暗梁宽度保持一致性。工程设计过程中，设计人员还应用了先进的计算机权健对数据进行处理。经过计算机软件的分析后，发现验算结果与计算结构是相同的，也就代表着设计方案中选用的参数是合理的、科学的。

第二方面，依据柱和墙体结构布置的实际情况，将支座的各项参数信息进行输入，从而对内里的合力进行计算，并且根据tbsa软件对转换层结构的荷载值进行计算。应用实体三维单元方法对厚板局部参数进行计算。这种方法采用了直角网格的形式，而且计算结果的精准性较为良好，计算效率也很高。设计人员对单元格进行划分时，必须要认真、谨慎的整理各个单元要素。

三、高层建筑转换层结构设计要点分析

（一）转换层结构设计原则分析

设计人员在对高层建筑转换层结构进行设计时，必须要遵守相应的原则，这样才能将高层建筑转换层结构具有的优势良好呈现出来。设计人员需要加强竖向构件应用的控制，尽可能的降低竖向构件的数量，降低转换层结构设计承担的压力，缩减刚度变化情况发生概率，从而使得高层建筑转换层结构抗震性能得到强化。设计人员要使得转换层结构在高层建筑结构整体中处于较低位置。加强高层建筑转换层结构建设质量控制。明确力的传导防线，选择合理的转换层结构布置形式，满足高层建筑工程项目建设的实际需求，保障高层建筑工程项目建设施工质量，满足结构建设的经济性、安全性需求。

（二）转换层结构设计重点

1、转换层结构下部区域结构刚度分布

转换层结构设计过程中，必须要严格保障转换层结构刚度分布的合理性。因为如果刚度分布过大，那么受到地震等众多不良地质灾害的影响，结构竖向刚度会出现膨胀情况，高层转换层结构上部、下部受力均匀性降低，建筑材料应用量也会提升，降低了高层建筑工程项目结构建设的经济性。刚度分布较小也会带来一定的不良影响，会导致沉降差出现，引发次应力，结构钢筋配置数量提升，特别是在转换次梁中這种情况更加突出。在转换层结构设计过程中，设计人员经常会遇到竖向刚度变化的问题，也体现出了转换层结构设计的复杂性。在对建筑抗震设计进行考虑时，要保证转换层主体结构剪切刚度可以达到技术标准。这样的举措可以使得较大的竖向转换构件派上用场。值得注意的问题是：筒体截面的扩大使得其在下部结构的总刚度比重增大，需要承载更大的地震荷载，因此，需要高度重视筒体的安全设计，以实现更强的抗震性；在运用剪力墙的时候，要保证刚度在整体上的均衡性，使得刚度与质量中心能够重合，避免出现建筑物的变形。

2、剪力墙作用于结构上下部分的刚度传输

为了实现不同结构之间内力的传递，要避免二者刚度的突然变化，可以立足以下两个方面实现解决：首先，在上部，要保证较小的刚度值，减少剪力墙，缩短墙肢；其次，增大下部刚度。在保证使用效能的前提下，设置若干剪力墙，保证布局合理、对称，防止出现集中的情形。

结语：高层建筑工程项目结构设计中应用预应力混凝土板式转换层结构，不仅可以提升高层建筑结构应用安全性提升，同时还能降低高层建筑工程结构建设的成本投入，对促进我国高层建筑工程项目建设发展有着积极影响。设计人员还需要不断加强研究力度，对结构设计体系进行完善，使得预应力混凝土板转换层结构优势在高层建筑工程项目建设中更为良好的呈现出来。

参考文献

[1] 刘佳. 浅谈转换层结构在高层设计中的几个问题[J]. 科技创业家. 2012（23）.

[2] 李军方. 转换层结构的研究现状及发展趋势[J]. 石家庄铁路职业技术学院学报. 2012（03）.