随着我国经济建设的快速发展,高层建筑功能要求日趋复杂。现代高层建筑向多功能、综合用途发展。不同用途的楼层,需要大小不同的开间,采用不同的结构形式,为了满足建筑功能的要求,实现这种反常规的结构布置,就必须在结构类型变化的楼层设置转换层。当上、下柱网轴线错开较多,难以用梁直接承托时,转换层需要做成厚板,形成厚板转换层。厚板转换层的下层柱网可以灵活布置,不需要与上层结构对齐。然而,厚板转换层本身存在着一些缺点,如自重大,不利于大型管道等设备系统的布置,抗震性能差和施工时的大体积混凝土水化热问题等,限制它在实际工程中的广泛应用。实际上,转换厚板的受力情况十分复杂,在板厚、柱网尺寸、加载方式、支承条件等多种因素影响下,内力和位移分布严重不均匀。因此,为了减轻转换层的自重,节省造价,且有利于抗震,本文结合有限元分析软件ANSYS对竖向荷载、风荷载和水平地震作用下厚板转换层进行了拓扑优化设计,得到了拉压杆空间桁架模型,并在此基础上对其受力性能进行了分析。主要内容如下:(1)对国内外转换层结构的研究历史和现状进行了综合评述,特别对厚板转换层的研究作了较详细的介绍。(2)介绍了结构拓扑优化设计理论及方法,尤其是连续体结构的拓扑优化方法,并基于此分析转换厚板的传力机理。(3)基于应变能准则,结合ANSYS有限元软件的APDL语言对各种不同布置方式的剪力墙和柱网形式的转换厚板结构建立优化设计模型。通过有限元后处理分析,得到了反映厚板最优传力路径的拉压杆空间桁架模型。本文方法不仅保证了结构拓扑优化迭代的收敛性,而且收敛速度快。(4)结合有限元拓扑优化分析结果,运用空间桁架理论对厚板拉压杆模型进行了理论分析,并对优化后的厚板拉杆、压杆和节点进行了承载力计算和配筋设计。