探究建筑設計中板柱構成適合高度

1、探究建筑設計中板柱構成適合高度 1.綜述 因為板柱結構(無抗震墻者)抗震性能較差,北京市建造設計院1992年出版的結構專業(yè)技術措施中規(guī)定,在抗震設防烈度為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。(以上指未設抗震墻的板柱結構)新的抗震規(guī)范GB50011-2022對于板柱結構作了比較嚴格的規(guī)定,例如,對于適用最大高度,6、7、8度區(qū)別別為40,35,30米;抗震墻應能擔當所有地震作用,板柱部分能額外擔當所有地震作用的20%;沿兩個主軸方向通過柱截面的板底繼續(xù)鋼筋,有數(shù)量的要求(抗震規(guī)范6.6.9式)等等。 在抗震規(guī)范表6.1.1,現(xiàn)澆鋼筋混凝

2、土房屋適用的最大高度中,有板柱-抗震墻結構,但是沒有不設抗震墻的板柱結構,它的意思是,不介紹采用不設抗震墻的板柱結構。 此外,目前有一種說法:抗震規(guī)范對于各種結構體系的房屋,都有一個“限制高度”,這是一個誤會。確實,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)范舉行設計,并遵守規(guī)范的計算、構造等一系列要求,各種體系在各設防烈度時,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)范設計時,適用到100m高度。倘若建造物高度需要高于100m,就需實行比規(guī)范內(nèi)容更嚴格的措施(包括計算與構造),并經(jīng)過規(guī)定的審查,只要符合要求,是可以超過抗

3、震規(guī)范表6.1.1中的高度的?？傊?并無“限高”的說法。倘若限制高度,只許建多少米,豈不是限制了科技的長進? 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造,是遠遠不夠用的。是否可以建得更高一些,可以按照從震害分析著手: 美國阿拉斯加四季公寓的崩塌,往往被認為是板柱-抗震墻性能不好的一個例證。但從林同炎事務所的分析報告來看,該工程的設計按100%地震力由核心筒來擔當,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,才造成嚴峻破壞。 阿爾及利亞的崩塌事故,是因為該工程為純板柱結構(樓板為雙向密勒,無梁),層高較高,跨度也較大。此種結構不能抵擋地震是不足為奇的,

4、也不倡導此類結構。 綜上所述,板柱結構的破壞主要是: .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。因為未布置抗震墻,此種結構的節(jié)點剛度又相對較弱,因此側向位移常較大。因為它延性差,抗彎和變形能力很弱,再加上P-效應,在強震時造成嚴峻破壞甚至崩塌是很可能的。 .板柱節(jié)點處,樓板抗沖切能力差。在柱子周邊板內(nèi),未設置抗沖切的鋼筋,或設置得不恰當,節(jié)點處不平衡彎矩對樓板造成的附加剪應力未適當考慮,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)點處滑移。 因為這些緣由,在強震時使墻板產(chǎn)生沖切破壞,隨之樓板墜落,造成巨大損失。明了了板柱的破壞緣由,實行相應有效的措施之后,板柱-

5、抗震墻結構的抗震性能,將能有很大的提高,其設計強度也將提高。 2.板柱-抗震墻的設計建議 2.1結構布置 2.1.1應布置足夠數(shù)量的抗震墻(包括核心筒),墻的位置宜避開偏心。 2.1.2在房屋周邊,應布置邊梁,以形成周邊框架。 2.1.3抗震墻的厚度不應小于180mm,且不應小于層高的1/20,底部加強部位的抗震墻厚度不應小于200mm,且不應小于層高的1/16(可取層高及無支長度二者中較小值計算)。 2.1.4單片抗震墻的兩端應設置端柱,樓層處應設置暗梁。筒體墻的端部應設置端柱或暗柱,樓層處應設置暗梁。 2.1.5抗震等級的選用:可比抗震規(guī)范表6.1.1中之“板柱-抗震墻結構”一欄所規(guī)定者,

6、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,抗震等級不必提高)。 2.2設計計算 2.2.1抗震墻(核心筒)應擔當結構的所有地震作用,各層梁柱框架應能擔當不少于各層所有地震作用的20%,也即,墻與框架擔當?shù)牡卣鹱饔每偤蜑?20%的所有地震作用。板柱框架不考慮承受地震作用,但仍應按抗震構造。 2.2.2當房屋高度超過抗震規(guī)范表6.1.1之規(guī)定值時,其樓層的最大彈性層間位移角限值應取為1/1000。 2.2.3樓板在柱周邊臨界截面的沖切應力,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?shù)卣鹱饔媚軐е轮习鍘У闹ё鶑澗胤刺枙r,應驗算圖中虛線截面的沖切

7、承載力。 2.2.5板柱結構在地震作用下按等代框架分析時,其等代梁的寬度采用: .框架方向跨度的3/4 .垂直于等代框架方向柱距的1/2兩者中的小值。 2.2.6沿兩個主軸方向通過柱截面的板底繼續(xù)鋼筋的總截面面積,應符合下式要求:ASNG/fy式中,AS板底繼續(xù)鋼筋總截面面積。可按每方向1/2AS配置,此鋼筋應位于柱截面范圍內(nèi)。NG各層樓板傳到柱子的軸壓力,取設計值fy該繼續(xù)鋼筋的抗拉強度設計值。 2.2.7應考慮因為板柱節(jié)點處的不平衡彎矩引起的附加剪應力。 2.3構造 2.3.18度時宜采用有托板的板柱節(jié)點,托板根部的厚度(包括板厚)不宜小于柱縱筋直徑的16倍。托板的邊長不宜小于4倍板厚及截面相映邊長之和。7度時也宜盡可能設置托板。 2.3.2宜在柱上板帶中設置暗梁。暗梁寬度可取柱寬及柱兩側各1.5倍板厚。暗梁支座上部鋼筋面積應不小于柱上板帶鋼筋面積的50%(此鋼筋可作為柱上板帶負彎矩鋼筋的一部分),暗梁下部鋼筋不宜少于上部鋼筋的1/2。 暗梁箍筋的配置:當計算不需要時,箍筋直徑不小于8mm,間距3/4h0,肢距2h0;當計算需要時,箍筋直徑按計算決定,但不小于10mm,間距0.5h0,肢距1.5h0,h0為板截面有效高度(不包括托板厚度)。 2.3.3柱上板帶支座處暗梁的上部鋼