板柱結(jié)構(gòu)的適用高度

1、關(guān)于板柱結(jié)構(gòu)的適用高度1綜述 板柱結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)常被采用的結(jié)構(gòu)體系，它具有不少優(yōu)點(diǎn)，如施工支模及綁扎鋼筋較簡單， 結(jié)構(gòu)本身高度較小， 可以減少建筑物的層高， 從而降低建筑物的造價(jià)等等， 但由于此種結(jié)構(gòu) 在遭受較強(qiáng)地震作用時(shí)， 其板柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能不如有梁的梁柱節(jié)點(diǎn)， 此外， 地震作用產(chǎn)生 的不平衡彎矩要由板柱節(jié)點(diǎn)傳遞， 它在柱周邊將產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力， 當(dāng)剪應(yīng)力很大而又缺 乏有效的抗剪措施時(shí)，有可能發(fā)生沖切破壞， 甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的連續(xù)破壞。因此，新的抗震規(guī) 范對于板柱 -抗震墻結(jié)構(gòu)的適用高度，作了較嚴(yán)格的規(guī)定。但是，實(shí)際工程中，對于板柱結(jié) 構(gòu)還是有大量要求的，本文目的，是想提供一些措施，使板柱結(jié)構(gòu)

2、可以建筑得更高一些，以 滿足實(shí)際需求。震害實(shí)例（略） 由于板柱結(jié)構(gòu)（無抗震墻者）抗震性能較差，北京市建筑設(shè)計(jì)院1992 年出版的結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施 中規(guī)定， 在抗震設(shè)防烈度為 6 度的地區(qū)，層數(shù)不能超過四層，房屋總高不能超過 16m, 7度區(qū)為三層及12m, 8度區(qū)為二層及8m。（以上指未設(shè)抗震墻的板柱結(jié)構(gòu)） 新的抗震規(guī)范 GB50011-2001 對于板柱結(jié)構(gòu)作了比較嚴(yán)格的規(guī)定， 例如，對于適用最大高度， 6、7、8 度區(qū)分別為 40， 35， 30 米；抗震墻應(yīng)能承擔(dān)全部地震作用，板柱部分能額外承擔(dān) 全部地震作用的 20%；沿兩個(gè)主軸方向通過柱截面的板底連續(xù)鋼筋，有數(shù)量的要求（抗震 規(guī)范 6

3、.6.9 式）等等。在抗震規(guī)范表 ，現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度中，有板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)，但是沒有不設(shè)抗震墻的板柱結(jié)構(gòu)，它的意思是，不推薦采用不設(shè)抗震墻的板柱結(jié)構(gòu)。此外，目前有一種說法：抗震規(guī)范對于各種結(jié)構(gòu)體系的房屋，都有一個(gè)“限制高度”，這是一個(gè)誤解。的確，包括過去的抗震規(guī)范都提出了“適用的最大高度” ，但這并不是“限制高 度”，它的意思是，在使用該規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，并遵守規(guī)范的計(jì)算、構(gòu)造等一系列要求，各種 體系在各設(shè)防烈度時(shí)，該規(guī)范的適用范圍，是多少高度。例如，在8 度區(qū)，框架 -抗震墻按該規(guī)范設(shè)計(jì)時(shí)，適用到 100m高度。如果建筑物高度需要高于 100m,就需采取比規(guī)范內(nèi)容更 嚴(yán)格的措施（

4、包括計(jì)算與構(gòu)造） ，并經(jīng)過規(guī)定的審查，只要符合要求，是可以超過抗震規(guī)范 表 6.1.1 中的高度的。總之，并無“限高”的說法。如果限制高度，只許建多少米，豈不是 限制了科技的進(jìn)步？新抗震規(guī)范對于板柱 -抗震墻的適用高度，規(guī)定得較低，這對于一般的高層建筑，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠用的。是否可以建得更高一些，可以根據(jù)從震害分析著手： 美國阿拉斯加四季公寓的倒塌，往往被認(rèn)為是板柱-抗震墻性能不好的一個(gè)例證。但從林同炎事務(wù)所的分析報(bào)告來看，該工程的設(shè)計(jì)按100%地震力由核心筒來承擔(dān)，在承載力方面也是足夠的，只因施工單位在鋼筋接頭上未按規(guī)定施工，才造成嚴(yán)重破壞。阿爾及利亞的倒塌事故， 是由于該工程為純板柱結(jié)構(gòu)（樓板

5、為雙向密勒，無梁） ，層高較高， 跨度也較大。此種結(jié)構(gòu)不能抵抗地震是不足為奇的，也不提倡此類結(jié)構(gòu)。1985 年墨西哥地震，板柱結(jié)構(gòu)遭受破壞，主要由于板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切能力不足，如果按我國 新的抗震規(guī)范的要求去設(shè)計(jì)， 再在沖切方法上作改進(jìn)， 并加強(qiáng)抗震墻的構(gòu)造， 這類破壞是可 以避免的。綜上所述，板柱結(jié)構(gòu)的破壞主要是： 未布置一定數(shù)量的抗震墻， 因而地震作用全由板柱框架承受。 由于未布置抗震墻， 此種結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)剛度又相對較弱， 因此側(cè)向位移常較大。 由于它延性差， 抗彎和變形能力很 弱，再加上P-"效應(yīng)，在強(qiáng)震時(shí)造成嚴(yán)重破壞甚至倒塌是很可能的。 板柱節(jié)點(diǎn)處，樓板抗沖切能力差。在柱子周邊板內(nèi)

6、，未設(shè)置抗沖切的鋼筋，或設(shè)置得不恰當(dāng)，節(jié)點(diǎn)處不平衡彎矩對樓板造成的附加剪應(yīng)力未適當(dāng)考慮，柱周邊板的厚度不夠，使抗剪箍筋不易充分發(fā)揮作用，或柱子縱筋在節(jié)點(diǎn)處滑移。由于這些原因，在強(qiáng)震時(shí)使墻板產(chǎn)生沖切破壞，隨之樓板墜落，造成巨大損失。明白了板柱的破壞原因，采取相應(yīng)有效的措施之后，板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，將能有很大的提高，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度也將提高。順便指出，抗震規(guī)范條文編制說明內(nèi)，“框架-核心筒結(jié)構(gòu)中，帶有一部分僅承受豎向荷載的無梁樓板時(shí)，不作為板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)”，此種結(jié)構(gòu)可按框架-核心筒考慮，但應(yīng)考慮本文“設(shè)計(jì)建議”中的各條要求。2板柱-抗震墻的設(shè)計(jì)建議2. 1結(jié)構(gòu)布置2. 1.1應(yīng)布置足夠數(shù)量的抗

7、震墻（包括核心筒），墻的位置宜避免偏心。2. 1 . 2在房屋周邊，應(yīng)布置邊梁，以形成周邊框架。如在周邊布置確有困難，則應(yīng)在其他 部位布置一定數(shù)量的框架梁，使結(jié)構(gòu)形成板柱-框架-抗震墻的綜合體系。此種布置，不屬于抗震規(guī)范中的板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)。2. 1 . 3抗震墻的厚度不應(yīng)小于180mm，且不應(yīng)小于層高的 1/20，底部加強(qiáng)部位的抗震墻厚度不應(yīng)小于200mm，且不應(yīng)小于層高的 1/16 （可取層高及無支長度二者中較小值計(jì)算）。2. 1. 4單片抗震墻的兩端應(yīng)設(shè)置端柱，樓層處應(yīng)設(shè)置暗梁。筒體墻的端部應(yīng)設(shè)置端柱或暗 柱，樓層處應(yīng)設(shè)置暗梁。2. 1 . 5抗震等級的選用：可比抗震規(guī)范表中之“板柱-抗

8、震墻結(jié)構(gòu)”一欄所規(guī)定者，提高一級，但原為一級者，不必提高（房屋高度不超過抗震規(guī)范中的規(guī)定時(shí)，抗震等級不必提高）。2. 2設(shè)計(jì)計(jì)算2. 2. 1抗震墻（核心筒）應(yīng)承擔(dān)結(jié)構(gòu)的全部地震作用，各層梁柱框架應(yīng)能承擔(dān)不少于各層全部地震作用的20%，也即，墻與框架承擔(dān)的地震作用總和為120%的全部地震作用。板柱框架不考慮承受地震作用，但仍應(yīng)按抗震構(gòu)造。2. 2 . 2當(dāng)房屋高度超過抗震規(guī)范表之規(guī)定值時(shí)，其樓層的最大彈性層間位移角限值e,應(yīng)取為 1/1000。2. 2. 3樓板在柱周邊臨界截面的沖切應(yīng)力，宜控制在較低水平，一般不宜超過允許值0.7ft的 75%。2. 2. 4當(dāng)?shù)卣鹱饔媚軐?dǎo)致柱上板帶的支座彎矩

9、反號時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算圖中虛線截面的沖切承載力。2. 2 . 5板柱結(jié)構(gòu)在地震作用下按等代框架分析時(shí)，其等代梁的寬度采用： .框架方向跨度的 3/4以及 .垂直于等代框架方向柱距的1/2兩者中的小值。2. 2 . 6沿兩個(gè)主軸方向通過柱截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積，應(yīng)符合下式要求:AsNc/fy 式中，AS-板底連續(xù)鋼筋總截面面積?？砂疵糠较?/2AS配置，此鋼筋應(yīng)位于 柱截面范圍內(nèi)。Ng-各層樓板傳到柱子的軸壓力，取設(shè)計(jì)值fy 該連續(xù)鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。227 應(yīng)考慮由于板柱節(jié)點(diǎn)處的不平衡彎矩引起的附加剪應(yīng)力。23 構(gòu)造2318 度時(shí)宜采用有托板的板柱節(jié)點(diǎn)，托板根部的厚度（包括板厚）不宜小于柱縱筋直徑的 1 6倍。托板的邊長不宜小于 4倍板厚及截面相映邊 長之和。 7 度時(shí)也宜盡可能設(shè)置托板。232 宜在柱上板帶中設(shè)置暗梁。 暗梁寬度可取柱寬及柱兩側(cè)各 1.5倍板厚。暗梁支座上部鋼筋面積應(yīng)不小于柱上板帶鋼筋面積的50%（此鋼筋可作為柱上板帶負(fù)彎矩鋼筋的一部分） ，暗梁下部鋼筋不宜少于上部鋼筋 的 1/2。暗梁箍筋的配置：當(dāng)計(jì)算不需要時(shí)，箍筋直徑不小于8mm,間距w 3/4ho, 肢距w 2ho;當(dāng)計(jì)算需要時(shí)，箍筋直徑按計(jì)算確定，但不小于10mm，間距w 0.5ho,肢距w 1.5h