厚板转换探讨
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厚板转换探讨
1.板厚度:赵西安说是跨度1/3-1/4,这应该比较合适,相信也是绝大多数板厚的取值,此
时强柱弱梁已无从谈起,重要的是保证转换层的刚度以使转换顺利实现
2.板的配筋:为避免冲切剪切破坏,板中应设暗梁;为减小大体积混凝土收缩和提高板
的韧性,建议板中间增设一层钢筋网
3.转换层以下墙体:提高标号,加大截面,均匀布置,务必满足刚度比要求;筒体落下极为
有利;周边剪力墙应加强,尽可能提高抗扭刚度;墙体周边约束构件加大;如是高震区,增
设型钢翼缘也不为过,甚至可考虑在主要抗震墙设型钢暗桁架;墙柱纵筋均应伸至转换
层顶
4.柱的设计:尽管按规范可不计算竖向地震,但竖向地震作用是确实存在的,这也是板柱
体系抗震性能不好的主因之一,因此建议柱除按一般加强构造之外,应严格控制轴压比,
建议控制值为0.6
5.上部设计:转换层以上两三层适当加强以抵抗应力集中;其余应适当减小墙厚和板厚,
减小连梁刚度;以此减小上部质量和地震作用
6.+0.00板加强并加强地下室刚度,使之能作为上部的嵌固面,否则意味者转换高度的
进一步加大
7.不知地质情况如何,如能采用桩基最好,可有效的减小地震作用
8.整体计算可采用三维杆件体系;转换厚板采用有限元分析;7度以上动力时程分析是 必要的
《高层建筑转换层结构设计与施工》：
1、厚板转换层结构不宜用于7度及7度以上的高层建筑。
2、实际工程中转换板的厚度可达2.0-2.8米，约为柱距的1/3-1/5。板厚截面高度可由抗弯、抗剪、抗冲切承载力计算确定。
3、由于相当于几层楼重量的厚板质量集中在结构的中部，震动性能十分复杂，切该层刚度很大，下层刚度相对较小，容易产生在底部变形集中，在地震作用下，地震反映强烈，对结构的抗震不利。不仅板本身受力很大，而且由于沿竖向刚度突然变化，相临上下层受到很大的作用力，容易产生震害。
4、根据实验表明：厚板本身产生破坏的可能性很小，厚板的上、下相邻结构出现明显裂缝和混凝土剥落。并且，在竖向荷载和地震力的共同作用下，板不仅发生冲切破坏，而且可能产生剪切破坏，板内必须三向配筋。
5、由于造价和抗震设计上的问题，采用这种结构一定要慎重。
6、采用这种结构的工程：珠海香洲湾花园，深圳黄岗花园大厦等。可以参考一下它们的设计。
7、转换厚板上、下层的楼板应适当加强，楼板厚度不宜小于150毫米。
我们单位去年做了一厚板转换的（地下室两层，地上1～4层为裙房，第5层为会所（厚板转换层），并利用裙楼屋面设置屋面花园，第6～31层为住宅,4栋塔楼），以下是我们采取的结构措施：
1、框支柱抗震等级为一级，转换层以下框架抗震等级为二级。框支柱轴压比≤0.6（剪
跨比λ≤2时，轴压比应降低0.05），其余框架柱轴压比≤0.7（剪跨比λ≤2时，轴压比应降低0.05）。为满足建筑使用功能要求，主楼框支柱采用C60高强混凝土，部分框支柱采用型钢混凝土柱，以增加竖向构件的承载力及延性，提高其抗震性能
2、主楼第5层及以上楼层采用剪力墙结构，墙厚一般为250（第10层以上内墙减至200 厚）。楼、电梯筒处，第4层及以下楼层中筒墙体加厚至600厚剪力墙，第5层采用
400厚剪力墙，第6层及以上层采用250厚剪力墙，以减少刚度的突变，提高抗震性能。
剪力墙底部加强区为第6层及以下层剪力墙，其抗震等级为一级，剪力墙轴压比≤0.5；
第6层以上剪力墙抗震等级为三级
3、转换层采用C40预应力混凝土，板厚约2.2米，平面不规则，设计中沿建筑物长向
在厚板上下两层布置直线预应力钢筋，预应力钢筋根据施工加载情况分阶段张拉。考虑到厚板转换层自重很大，设计中考虑施工时二次浇筑，即第一次浇筑1米厚板，待混凝土达到一定强度后再浇筑上部1.2米厚板。厚板内设置暗梁及竖向拉结筋，二次迭合处设置150×150×100（长×宽×深）@1000×1000预留孔充当剪力键。厚板内亦在适当位置设置后浇带
板式转换层结构的分析方法
当高层建筑采用板式转换层进行上下结构的转换时，转换板的内力分布有特殊的规律，及其对整个结构的影响均是结构设计的关键，所以对转换板的分析采用正确
合理的方法是至关重要的。目前工程上常用的分析厚板转换层和相应结构的方法主
要有几种：
a.按简化方法对刚性厚板进行计算；
b.把厚板划分为规则的交叉梁系进行内力计算；先用
等效交叉梁系代换厚板进行结构的整体分析，再采用板单元、三维实体单元对厚板进行局部应力的有限元分析。本论文所论述的天秀大厦就是采用此种方法进行分析的。此外，应用大型的结构通用分析程序，采用组合单元对整个结构进行整体的有限元分析将是一个结果最能反映实际受力的方法。
下面，笔者将就各种方法进行介绍。 ㈠刚性板的简化分析方法
当转换板上部结构的面积较小，转换板的厚度大于其边长的1/10，且大于下部支承的净
距的1/5时，不考虑厚板在平面外的变形，按刚性层对转换板及其上下部结构进行计算。第
一，将转换板视为上部结构的固定端，计算上部结构的内力和位移，从而得到竖向构件传给
转换板的荷载；第二，按刚性层的计算方法，计算下部结构内力和位移；第三，根据上部结
构与下部结构的分析结果，计算转换板的内力。由于假定转换板在平面内刚度无限大，所以
其只产生位移而不变形，故在上部结构的荷载作用下，通过下部结构的各竖向构件在转换板
处的变形协调条件，求出转换板位移后即可求出下部结构各竖向构件的变形，并求出相应的
构件内力。
㈡等效交叉梁系的分析方法
当转换板上、下部结构布置规则时，可以把转换板划分为双向交叉梁系，交叉梁系通过柱
联节点或无柱联节点与上、下部结构的竖向构件相接，参与结构的整体计算，根据整体分析
所得的等效交叉梁系的内力，求得转换板板带的配筋。当转换板上部结构竖向构件布置不规
则时，由于交叉梁系中的梁宽的合理取值很难确定，所以分析误差会较大。
㈢设置虚梁的分析方法
设置虚梁的分析方法是指先采用高层建筑结构空间有限元分析与设计软件(如PKPM系列
中SATWE)中定义的虚梁(截面为100×100)建立柱联节点或无柱联节点网以形成转换板上、 下部结构的力的有效传递，使转换板参与结构整体计算分析(虚梁没有刚度，不参与分析计算)，再采用PKPM系列中的SlabCAD程序对转换板进行局部有限元分析。在这里需要说明
的是，一些分析板的软件在求解板的内力和变形时是基于忽略剪切变形的薄板理论。在位移
型的公式中，由于在相邻单元之间斜率连续性的要求，而遇到相当大的困难，于是为使条件
满足，引入了很复杂的函数。对厚板而言，剪切变形很重要。PKPM系列中的SlabCAD程序
所采用的板单元为基于Mindlin假设的中厚板通用八节点等参单元，计算精度较高。
㈣组合单元的分析方法
上述的厚板转换层结构的计算分析方法从满足工程需要的角度出发是可行，但对于体形特别
复杂的超高层建筑，这种精确分析是具有局限性的。特别是采取分两步走的方法从分析本质
上讲是对厚板转换层的静力分析方法，对在地震作用下厚板的动力特性进行准确描述，这在
一定范畴内是具有局限性的。从精确分析的角度出发，应用大型的结构通用分析程序(如
SAP84、SAP93)，采用组合单元对结构进行整体的有限元分析，是最能反映结构实际受力的
方法。但这种方法的缺点是对计算机资源的要求很高，而且计算时间长，不便于工程反复修
改计算。
厚板转换在高规中属于复杂高层建筑结构设计，在抗震地区慎用！
我在非抗震地区做过，第五层转换，厚板以上25层，总高99米
在设计中，我个人认为两个概念极其关键！！一是建计算模型时厚板必须定义为弹性板。二是厚板上部结构与厚板下部结构的侧向刚度比的调整 下面是设计中的一点体会：
1，转换厚板的厚度由抗弯，抗冲切计算确定
2，转换厚板宜按照整体计算时所划分的主要交叉梁系的剪力和弯距设计值进行截面设计，按照有限元法分析结果进行校核。
3，受弯钢筋宜按厚板上下双层双向配置，每方配筋率在0.9%左右。
4在厚板外周边应配置钢筋骨架网进行加强以防止厚板沿厚度方向产生水平裂缝
5，转换厚板在柱子支撑方向应设置暗梁，且上下部的剪力墙与柱子在厚板内应有可靠锚固连接
6，厚板上一层与下一层的楼板应该加厚加强，板厚取值200以上为好
因为厚板转换结构工程经验不多，规范上也规定的不多，所以实际中的配筋情况比实际计算结果要多了不少，想来还是安全第一
关于厚板转换层我曾经做过现场测试，效果一般，但从中可以发现一些规律性的东西，以
下是我在一篇即将发表的论文中提出的问题：
1.对于四层钢筋混凝土柱，实测换算内力与设计计算内力大小变换规律基本一致；但在具
体数值上两者有差异。说明对于厚板转换层主体结构中框支柱的计算采用“SATWE”是适当的。
2.对于剪力墙，厚板转换层下剪力墙及筒体受力情况十分复杂，实测换算内力与设计计算
内力有很大差异。采用“SATWE”对这类结构形式计算剪力墙及筒体的内力还需要进行研究。3.对于转换层板，所测下部为钢筋混凝土柱的截面（即暗梁支座处）上部受拉，下部受压，
与计算结果一致；而所测X-方向（或Y-方向）暗梁跨中截面在Y-方向（或X-方向）的上
部受压，下部受拉，而计算结果中既有受拉，也有受压，两者有很大差异。 4.B3、B4的跨中实测数据表明随着转换层以上施工楼层的不同，板内应变有很大变化。建
议对该类复杂高层建筑结构应进行施工全过程分析。
5.厚板转换层自身刚度大，内力重分布、对上下层（特别是下层）构件受力的影响复杂，
建议在受力分析建模时应划分为更细的单元，或采用不同的有限元程序进行分析比较，以
便更为准确地计算转换层厚板以及其下剪力墙（筒体）的内力。同时本次试验时，现场由
多家施工单位协同工作，现场保护工作非常困难，应变片在施工支撑拆除以后粘贴，所以
一些自重荷载效应无法测出，建议在以后试验时尽量在浇捣混凝土前粘贴应变片，以消除该不利效应。
6.应进一步对该类复杂高层建筑结构进行动力特性的实测，以便为结构抗震提供进一步的依据。
个人观点，欢迎批评！
