摘 要：文章通過長(zhǎng)沙德勝?gòu)V場(chǎng)高位厚板轉(zhuǎn)換工程實(shí)例，對(duì)厚板轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)布局，主要設(shè)計(jì)技術(shù)措施、施工技術(shù)措施及施工工況驗(yàn)算進(jìn)行了詳細(xì)介紹，總結(jié)出一些可用于其它類似工程的經(jīng)驗(yàn)與建議。

關(guān)鍵詞：厚板轉(zhuǎn)換；SATWE-SLABCAD分析

中圖分類號(hào)：TU318

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2012）04-0098-03

1 引言

目前，我國(guó)城市中心地帶商住一體化的建筑日益增多，即該建筑結(jié)構(gòu)上部為小開間、小跨度的住宅，下部為大開間、大跨度的商場(chǎng)。為了滿足建筑功能上的轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)需進(jìn)行轉(zhuǎn)換。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中介紹了梁式、桁架式、箱形、厚板等轉(zhuǎn)換形式，其中非抗震設(shè)計(jì)和6度抗震設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換，及7、8度抗震設(shè)計(jì)的地下室的轉(zhuǎn)換可采用厚板。本文對(duì)長(zhǎng)沙德勝?gòu)V場(chǎng)厚板轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，總結(jié)出一些可用于其它類似工程的經(jīng)驗(yàn)與建議。

2 工程概況

本文著重研究的長(zhǎng)沙德勝?gòu)V場(chǎng)位于長(zhǎng)沙市天心區(qū)，勞動(dòng)廣場(chǎng)西北角，東靠黃興南路，南臨勞動(dòng)西路，西距湘江約600m，為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，地下4層，地上33層，四層樓面為架空轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層采用高位厚板轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)。地上部分結(jié)構(gòu)長(zhǎng)約130.25m，寬約45.70m，結(jié)構(gòu)總高度為98.5m。地下室頂板為結(jié)構(gòu)的嵌固端，地下室頂板以上為雙塔結(jié)構(gòu)，兩塔結(jié)構(gòu)凈距為300mm。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）本工程按丙類建筑進(jìn)行抗震設(shè)防設(shè)計(jì)。本工程采用2009年以前規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為 6度 ，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 0. 05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為II類。本工程框支框架抗震等級(jí)為二級(jí)，框支柱及剪力墻底部加強(qiáng)部位抗震等級(jí)為一級(jí)，非底部加強(qiáng)部位剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)；地下負(fù)一層結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)同一層，地下負(fù)二層及以下層結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)。本工程于2009年動(dòng)工，現(xiàn)已部分工程施工完成。

圖1、圖2、圖3給出了負(fù)一層、三層、六~三十三層建筑平面圖，圖4給出了建筑南立面圖，可大致了解該工程的概況。

本文中著重對(duì)結(jié)構(gòu)雙塔中的右塔進(jìn)行分析介紹。

3 結(jié)構(gòu)布局及SATWE抗震參數(shù)分析

結(jié)構(gòu)四層以下為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)上部剪力墻與下部柱網(wǎng)完全不能對(duì)齊，如采用梁式轉(zhuǎn)換，主次梁關(guān)系復(fù)雜，受力很不明確，故采用厚板進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。右塔最大柱網(wǎng)為8.6mx9.3m，轉(zhuǎn)換厚板板厚為2m，跨厚比約為4，與轉(zhuǎn)換厚板相連的無轉(zhuǎn)換裙樓屋面板厚設(shè)計(jì)為600mm，以保證結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層的平面內(nèi)整體剛度，同時(shí)在樓面兩種不同板厚交界處能形成合理的過渡，不會(huì)產(chǎn)生板應(yīng)力集中。經(jīng)SATWE中SLABCAD計(jì)算，板跨最大撓度為3.19mm，滿足規(guī)范規(guī)定的厚板平面外剛度的要求。為使結(jié)構(gòu)能滿足高規(guī)附錄E中轉(zhuǎn)換層上、下結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比規(guī)定，結(jié)構(gòu)除上部落地剪力墻核心筒外，在裙樓部分的電梯、樓梯間處增設(shè)兩個(gè)剪力墻核心筒。結(jié)構(gòu)最大框支中柱尺寸為1400 mm x1400mm，轉(zhuǎn)換層核心筒外圍剪力墻墻厚為500 mm，內(nèi)部剪力墻墻厚為300mm，局部墻厚為200mm。轉(zhuǎn)換層以上第一層落地核心筒剪力墻墻厚為250mm，其余剪力墻墻厚也為250厚。轉(zhuǎn)換層以上第二層剪力墻墻厚均為200厚。2m轉(zhuǎn)換厚板位于第四層樓層標(biāo)高以上為1.4m，位于于第四層樓層標(biāo)高以下為0.6m，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)平面如圖5所示。

（1）結(jié)構(gòu)考慮扭轉(zhuǎn)耦連的以平動(dòng)為主第一自振周期T=2.93s，以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt為2.42s，前者與后者的比值滿足《高規(guī)》規(guī)范，結(jié)構(gòu)周期合理，具備一定的抗扭剛度。

（2）SATWE位移計(jì)算結(jié)果中，地震作用結(jié)構(gòu)X方向在X+5%偶然偏心地震力組合下第二十層出現(xiàn)最大層位移與層間位移角，最大層位移為18.57mm，最大層間位移角為1/1827；地震作用結(jié)構(gòu)Y方向在Y地震力組合下第三十五層出現(xiàn)最大層位移與層間位移角，最大層位移為43.11mm，最大層間位移角為1/1102。兩個(gè)方向的位移角均符合高規(guī)1/1000的要求，說明結(jié)構(gòu)整體剛度是合適的。

（3）SATWE計(jì)算結(jié)果樓層抗剪承載力，本層與上一層的承載力之比X向最小為0.83，Y向最小為0.78，均位于第三層，符合高規(guī)規(guī)定的不小于0.65的要求。

（4）通過前文所述的結(jié)構(gòu)布局措施，轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比，X方向剛度比為0.6662，Y方向剛度比為0.99，小于高規(guī)規(guī)定的1.3。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要的技術(shù)措施

4.1轉(zhuǎn)換厚板中鋼筋的配置

① 雖本工程采用厚板轉(zhuǎn)換，但在轉(zhuǎn)換厚板中仍設(shè)置暗梁，與框支柱或剪力墻相連的暗梁寬為700mm，其余上部剪力墻下設(shè)置500mm寬暗梁，暗梁中最小配筋率按0.9%控制，且暗梁中縱筋不小于厚板計(jì)算所需鋼筋值，500mm寬暗梁箍筋為12@150(4)，700mm寬暗梁箍筋為12@150(6)，以加強(qiáng)以上板處的強(qiáng)度。

② 根據(jù)SATWE中SLABCAD計(jì)算結(jié)果，板內(nèi)除配置高規(guī)要求的每一方向不小于0.6%配筋率的通長(zhǎng)鋼筋外，板底、框支柱板頂處均需附加鋼筋。板底附加鋼筋伸入板跨四周的暗梁內(nèi)；板頂位置，在框支柱柱頂兩個(gè)方向各1/4跨范圍內(nèi)配置從暗梁邊算起，伸入板跨中不小于1/4板跨長(zhǎng)度的附加鋼筋網(wǎng)片。

③ 為控制溫度應(yīng)力，且為滿足砼規(guī)范中該條要求：當(dāng)板厚大于2m時(shí)，宜沿板厚度方向設(shè)置不超過1m間距的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片，本工程轉(zhuǎn)換厚板中，在第二次澆注的1200mm板中增設(shè)了12@200的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片。

4.2轉(zhuǎn)換厚板下框支柱的抗沖切驗(yàn)算

由SATWE分析結(jié)果可知，轉(zhuǎn)換厚板下單個(gè)框支柱的軸力設(shè)計(jì)值較大，最大達(dá)46000kN左右。雖設(shè)計(jì)采用2m厚板，局部柱位置板受沖切承載力仍不能滿足砼規(guī)范要求，本工程采用以下兩個(gè)措施：

① 在不影響建筑使用前提下，在不滿足板沖切承載力的柱下增設(shè)柱帽，增大柱受沖切的截面面積。

② 在沖切力小于板不先發(fā)生斜壓破壞截面要求的前提下，在框支柱處板頂部配置彎起鋼筋。

以上兩種措施的具體做法詳見圖6柱帽大樣示意。增設(shè)柱帽做法的目的僅為解決局部柱位置板受沖切承載力的問題，故該處柱帽的構(gòu)造可不滿足高規(guī)8.1.9條相關(guān)規(guī)定的要求。

4.3轉(zhuǎn)換厚板中鋼筋應(yīng)力監(jiān)控

在轉(zhuǎn)換厚板鋼筋綁扎時(shí)，可預(yù)先根據(jù)SATWE中SLABCAD板應(yīng)力分析的結(jié)果，在板應(yīng)力較大處板鋼筋上預(yù)埋應(yīng)變片，將鋼筋的應(yīng)力變化由傳感器引出。厚板施工完成后，可利用傳感器獲取數(shù)據(jù)，隨時(shí)監(jiān)控厚板中鋼筋應(yīng)變的變化，一則可根據(jù)此數(shù)據(jù)的變化采取相應(yīng)預(yù)案，二則可對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，驗(yàn)證SATWE中SLABCAD的分析結(jié)果，為以后的厚板轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)提供一些有用的經(jīng)驗(yàn)。

5 厚板轉(zhuǎn)換施工技術(shù)措施及施工工況驗(yàn)算

5.1降低砼水化熱和控制砼溫度應(yīng)力

由于該轉(zhuǎn)換厚板為2m，屬大體積砼，砼在澆注凝固膠結(jié)的過程將產(chǎn)出大量的水化熱。為防止砼燒壞，2m轉(zhuǎn)換厚板分兩次澆注，第一次澆注800mm，第二次澆注1200mm，且厚板在施工過程中應(yīng)采取可靠的冷卻措施。

① 厚板中應(yīng)預(yù)埋兩層直徑50mm、間距為1.5m的冷卻水降溫鋼管；

② 厚板層采用C40強(qiáng)度、低水化熱砼，并嚴(yán)格控制砼中水泥的用量；

③ 厚板中砼摻入一定量的減水劑，同時(shí)加入一定量的粉煤灰，以改善砼的和易性。

④ 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在厚板層砼中摻入一定型號(hào)和百分比的微膨脹劑。

5.2轉(zhuǎn)換厚板澆注時(shí)底?？紤]

由厚板施工時(shí)底模下單根立桿可承載的最大承載力，及立桿施工可達(dá)到的最小間距這兩個(gè)條件反算，可得出本工程2m厚板須分兩次澆筑，按第一次澆注800mm第二次澆注1200mm考慮。鋼筋砼容重約為26kN/m3，則第一次澆注的800mm砼將產(chǎn)生20.8 kN/m2荷載，加之施工面應(yīng)考慮不小于5 kN/m2施工活荷載，則第一次澆注的砼底模需考慮標(biāo)準(zhǔn)值為25.8 kN/m2荷載。如該施工時(shí)的短暫荷載由轉(zhuǎn)換厚板下一層的樓面來承受，則增加的梁高將影響層高僅為4.3m商場(chǎng)的使用，故該施工荷載考慮全部由一層頂板承受，該施工荷載工況參與一層樓面梁板荷載組合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)增厚的板、增高的梁又能提供更大的平面內(nèi)剛度，有利于結(jié)構(gòu)頂板的嵌固。另負(fù)一層層高為5.1m，增加的梁高對(duì)建筑功能不會(huì)造成很大的影響。待第一次澆注的800mm砼板達(dá)到90%以上強(qiáng)度后，可作為第二次澆注1200mm砼的底模，第一次澆注的800mm板頂部按計(jì)算增設(shè)雙向分布鋼筋。

5.3兩次澆注砼厚板界面之間的抗剪

由于轉(zhuǎn)換厚板分兩次澆注，在兩次澆注的界面之間將形成薄弱面。為增強(qiáng)兩次澆注砼表面之間的粘結(jié)，設(shè)計(jì)中采取了在第一次澆注800mm厚度表面上澆注素砼墩的做法，素混凝土墩尺寸為500X500X300（axbxh），墩中心間距為1000mm。素砼墩上預(yù)留插筋，可作為板鋼筋施工綁扎時(shí)架立用的板凳筋，厚板上部鋼筋與板凳筋采用點(diǎn)焊連接，詳見圖7。

6 設(shè)計(jì)中有待改善的工作

① 本工程的轉(zhuǎn)換厚板采用SATWE中SLABCAD進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，雖設(shè)計(jì)中考慮到計(jì)算結(jié)果的精度，厚板有限元分析單元?jiǎng)澐謺r(shí)單元網(wǎng)格長(zhǎng)度均不大于1m，但該轉(zhuǎn)換厚板有限元計(jì)算沒有采用其它力學(xué)模型的軟件進(jìn)行復(fù)核。

②本工程結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用SATWE有限元分析軟件，經(jīng)反復(fù)調(diào)整，結(jié)構(gòu)計(jì)算的各抗震參數(shù)雖都能滿足相關(guān)規(guī)范的要求，但沒有采用其它力學(xué)模型的軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面得抗震性能上的研究。

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