浅谈板柱-抗震墙结构设计

摘要：板柱结构是经常被采用的一种结构体系。它具有很多的优点，如绑扎钢筋与施工支模较简单，结构本身高度较小，可以减少建筑物的层高来降低建筑物的造价等，然而因为结构在受到较强地震的作用下，其板柱节点的抗震性能不如梁的梁柱节点，地震作用产生的不平衡弯矩用板柱节点传递，它在柱周边将产生较大的附加应力，当缺乏有效的抗剪措施，容易发生冲切破坏，从而造成结构的连续破坏，但是实际工程中，对于梁板结构还是有大量要求的，文章将结合实际对板柱抗震结构设计进行分析。

关键词：建筑；板柱结构；抗震；设计

中图分类号：S611文献标识码： A

近几年我国汶川、玉树地震的发生造成很大的经济以及其他方面的损失，对于板柱结构我国现行《建筑结构抗震规范》做了比较严格的规定，钢筋混凝土板柱结构是否应用于地震区，很多学者也持有不同的观点，地震作用的考验比较缺乏，也缺乏足够的科学依据，目前比较普通的看法是，因为板柱结构的侧向刚度差，为能有效的控制结构的水平位移、抵抗水平地震荷载，在板柱结构中设置抗震墙是十分必要的，在实际工程中，因为板柱自身的结构的优点，对于采用板柱结构还是大量需求的，希望结构可以更高，创造更大的经济效益。

一、板柱抗震墙结构设计阶段加强抗震效果分析

板柱抗震墙结构中，为有效的加强抗震效果，首先要在设计阶段进行预防，确定建筑物的抗震设防类别。根据调整好的建筑图确定抗震等级、地质报告确定基础形式，确定基础的埋深、高度。根据使用功能（荷载）以及使用高度初步设定顶板、底板厚度并进行抗浮验算，需要建模计算出最小柱底力验算局部抗浮是否满足，建模时活载宜设定为零，恒载取停止降水时结构施工完成量的荷载、提取竖向荷载进行计算。合理的设置伸缩缝，最大长度不大于30米，伸缩缝的宽度应满足抗震缝，计算其宽度，提给建筑。

二、板柱－抗震墙体系

在我国《建筑抗震设计规范》中并没有单纯的板柱结构体系，而是要求采用板柱、框架和抗震墙共同组成抗侧力体系，即板柱－抗震墙体系。《建筑抗震设计规范》中规定，板柱－抗震墙结构的最大适用高度在设防烈度为6度、7度、8度地区分别为80m、70m、55m，较2001版规范有较大提高。板柱－抗震墙结构体系中需要布置足够多的抗震墙，使抗震墙成为主要的抗侧力构件，并能够承担结构全部的地震作用，各层的板柱框架柱子部分除满足垂直荷载计算要求外，尚应能承担不少于各层相应方向全部地震作用的20％。这就是说，在板柱－抗震墙结构中，全部的地震力应首先由抗震墙承担。

三、地震导致墙板破坏的原因及措施

对于布置一定数量的抗震墙，因此板柱框架承受全部地震作用。因为没有设置抗震墙，这种结构的节点刚度比较弱，所以侧向位移常较大。因为它延性差，变形与抗弯能力很弱，在强震时导致重大破坏甚至倒塌是很可能的。在板柱节点处，楼板抗冲切能力差。在柱子周边板内，不恰当的设置，或没有设置抗冲切的钢筋，节点处不平衡弯矩没有适当考虑对楼板造成的附加剪应力，柱周边板的厚度不足，导致在节点处柱子纵筋滑移，或不能充分发挥抗剪箍筋的作用。因为这些原因，造成墙板在强震时产生冲切破坏，随后楼板坠落，导致巨大损失。

明白了板柱的破坏原因，采取相应有效的措施，加设抗震墙之后，板柱-抗震墙结构的抗震性能，可以有较大的提高，也将提高其设计强度，在柱结构中的抗震墙基础与部分框支抗震墙结构的落地抗震墙基础，应有良好的抗转动的能力与整体性，所以板柱抗震墙结构中的设置抗震墙，应符合下列要求：1 、抗震墙宜贯通房屋全高。2、 抗震墙的两端(不包括洞口两侧宜设置端柱或与另一方向的抗震墙相连)。3、楼梯间宜设置抗震墙，然而不应造成较大的扭转效应。4、 房屋较长时，刚度较大的纵向抗震墙不应设置在房屋的端开间。5 抗震墙洞口宜上下对齐；洞边距端柱不宜小于300mm。

四、板柱-抗震墙的设计建议

1、应布置足够数量的抗震墙（包含核心筒），墙的位置应避免偏心。

2、在房屋周边，可以设置周边框架，如布置边梁。比如在周边布置确实有困难，就应该布置一定数量的框架梁在其他部位，致使结构形成板柱-框架-抗震墙的综合体系。这种布置，不在抗震规范中的板柱-抗震墙结构范畴内。

3、抗震墙的厚度不能小于180mm，且不能小于层高的1/20，底部加强部位的抗震墙厚度不能小于200mm，且不能小于层高的1/16（可取层高及无支长度二者）运用无梁楼盖结构体系又称板柱结构体系，应用软件进行无梁楼盖结构的设计，这是相对梁板结构体系而言的。

近几年，在我国无梁楼盖结构体系是一项建筑结构新技术，其发展较为快速。与传统的密肋梁结构体系相比，它具有建筑整体性好、空间大，可有效地增加层高和减小结构含钢量等优点。同时，采用无梁楼盖体系的建筑物的地震效应要比层高较大的梁板结构体系的建筑物效果明显好。在施工方面，采用无梁楼盖结构体系的建筑物具有施工支模简单、楼面钢筋绑扎方便、设备安装方便等优点，进而很大的提升了施工速度。所以，采用无梁楼盖结构体系具有明显的社会效益与经济效益。对无梁楼盖的结构而言，其设计计算主要可以分为两块：无梁楼盖本身的分析计算与结构整体的空间结构分析。当前，针对这两方面的设计系列结构设计软件都已经有比较成熟的分析方法。如下举例说明：

例如板柱层抗震等级设为二级，板柱层以上框架结构然为三级抗震。2．板柱抗震墙结构中板的计算建模（SLABCAD）(1)在梁柱建模基础上，在计算柱对板冲切时边界处可以不布置柱帽。（2）在采用SATWE软件分析无梁楼盖结构时，宜采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形，即平面内和平面外的刚度的楼板假定：弹性板6。（3）由于在此定义了弹性楼板，在SATWE计算时必须选择总刚算法进行计算。（4）SLABCAD计算中由于有限元的计算原理所致，对于楼板的有限元划分长度不一样可能会对计算结果产生一定的影响，对于一般工程而言单元划分控制长度可取600-1500mm，采用的单元无特殊要求为板弯曲单元，即只分析板的面外弯曲。（5）在楼板修改中输入的板面均布恒载是不含自重的，程序自动计算。（6）在无梁楼盖上有墙体布置时，需在荷载输入菜单中逐个板块内布置线荷载（7）在楼板分析中板顶弯矩调整系数在一定程度上考虑板的负弯矩区因形成塑性线而导致的内力重分布，该参数的作用类似于梁端负弯矩的调幅系数，需注意此参数只对负弯矩作调整，没有相应调整正弯矩，正弯矩的调整是通过调整板底设计弯矩放大系数实现的，尤其在调整了负弯矩时要相应的给出板底设计弯矩放大系数。不考虑水平力（风和地震）作用，只需分析恒活荷载作用，若有上部结构层，可以考虑结构整体作用，接SATWE空间分析的内力。（9）每次PM中有更改时都必须进行SATWE运算，之后才可接复杂楼板有限元分析。（10）SLAB分析的配筋结果是板带配筋结果，单位是cm*cm，需转化成每米的配筋以画施工图，同时需注意裂缝的控制。

通过不断预测可能可能影响建筑结构安全的因素，利用上述方法反复的计算，最后得出最有效设计方案，做到事前控制，有效的避免地震对于板柱结构的影响。板柱－抗震墙结构非常适用于多层和高层的办公楼、综合楼等建筑类型。在有建筑总高度限制的地区具有明显的经济效益。设计人员在设计的过程中必须能从把握整体结构、分析薄弱环节到细致分析，合理采取措施，保证结构的安全性和提高经济性。

参考文献

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[1]戴亚鹏.板柱―抗震墙办公楼结构设计[J].山西建筑,2011,27:51-53.