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1、建筑设计中板柱构造的适用高度【摘要】板柱构造是一种经常被采用的构造体系,它具有不少优点,如施工支模及绑扎钢筋较简单,构造本身高度较小,可以减少建筑物的层高,从而降低建筑物的造价等等,但由于此种构造在遭受较强地震作用时,其板柱节点的抗震性能不如有梁的梁柱节点,此外,地震作用产生的不平衡弯矩要由板柱节点传递,它在柱周边将产生较大的附加应力,当剪应力很大而又缺乏有效的抗剪措施时,有可能发生冲切破坏,甚至导致构造的连续破坏。因此,新的抗震标准对于板柱-抗震墙构造的适用高度,作了较严格的规定。但是,实际工程中,对于板柱构造还是有大量要求的,本文目的,是想提供一些措施,使板柱构造可以建筑得更高一些,以满足
2、实际需求。【关键词】建筑板柱构造使用高度1.综述由于板柱构造(无抗震墙者)抗震性能较差,北京市建筑设计院1992年出版的?构造专业技术措施?中规定,在抗震设防烈度为6度的地区,层数不能超过四层,房屋总高不能超过16,7度区为三层及12,8度区为二层及8。(以上指未设抗震墙的板柱构造)新的抗震标准GB50011-2001对于板柱构造作了比较严格的规定,例如,对于适用最大高度,6、7、8度区分别为40,35,30米;抗震墙应能承担全部地震作用,板柱部分能额外承担全部地震作用的20%;沿两个主轴方向通过柱截面的板底连续钢筋,有数量的要求(抗震标准6.6.9式)等等。在抗震标准表6.1.1,现浇钢筋混
3、凝土房屋适用的最大高度中,有板柱-抗震墙构造,但是没有不设抗震墙的板柱构造,它的意思是,不推荐采用不设抗震墙的板柱构造。此外,目前有一种说法:抗震标准对于各种构造体系的房屋,都有一个“限制高度,这是一个误解。确实,包括过去的抗震标准都提出了“适用的最大高度,但这并不是“限制高度,它的意思是,在使用该标准进展设计,并遵守标准的计算、构造等一系列要求,各种体系在各设防烈度时,该标准的适用范围,是多少高度。例如,在8度区,框架-抗震墙按该标准设计时,适用到100高度。假设建筑物高度需要高于100,就需采取比标准内容更严格的措施(包括计算与构造),并经过规定的审查,只要符合要求,是可以超过抗震标准表6
4、.1.1中的高度的。总之,并无“限高的说法。假设限制高度,只许建多少米,岂不是限制了科技的进步?新抗震标准对于板柱-抗震墙的适用高度,规定得较低,这对于一般的高层建筑,是远远不够用的。是否可以建得更高一些,可以根据从震害分析着手:美国阿拉斯加四季公寓的倒塌,往往被认为是板柱-抗震墙性能不好的一个例证。但从林同炎事务所的分析报告来看,该工程的设计按100%地震力由核心筒来承担,在承载力方面也是足够的,只因施工单位在钢筋接头上未按规定施工,才造成严重破坏。阿尔及利亚的倒塌事故,是由于该工程为纯板柱构造(楼板为双向密勒,无梁),层高较高,跨度也较大。此种构造不能抵抗地震是缺乏为奇的,也不提倡此类构造
5、。综上所述,板柱构造的破坏主要是:.未布置一定数量的抗震墙,因此地震作用全由板柱框架承受。由于未布置抗震墙,此种构造的节点刚度又相对较弱,因此侧向位移常较大。由于它延性差,抗弯和变形才能很弱,再加上P-效应,在强震时造成严重破坏甚至倒塌是很可能的。.板柱节点处,楼板抗冲切才能差。在柱子周边板内,未设置抗冲切的钢筋,或设置得不恰当,节点处不平衡弯矩对楼板造成的附加剪应力未适当考虑,柱周边板的厚度不够,使抗剪箍筋不易充分发挥作用,或柱子纵筋在节点处滑移。由于这些原因,在强震时使墙板产生冲切破坏,随之楼板坠落,造成宏大损失。明白了板柱的破坏原因,采取相应有效的措施之后,板柱-抗震墙构造的抗震性能,将
6、能有很大的进步,其设计强度也将进步。2.板柱-抗震墙的设计建议2.1构造布置2.1.1应布置足够数量的抗震墙(包括核心筒),墙的位置宜防止偏心。2.1.2在房屋周边,应布置边梁,以形成周边框架。2.1.3抗震墙的厚度不应小于180,且不应小于层高的1/20,底部加强部位的抗震墙厚度不应小于200,且不应小于层高的1/16(可取层高及无支长度二者中较小值计算)。转贴于论文联盟.ll.2.1.4单片抗震墙的两端应设置端柱,楼层处应设置暗梁。筒体墙的端部应设置端柱或暗柱,楼层处应设置暗梁。2.1.5抗震等级的选用:可比抗震标准表6.1.1中之“板柱-抗震墙构造一栏所规定者,进步一级,但原为一级者,不
7、必进步(房屋高度不超过抗震标准中的规定时,抗震等级不必进步)。2.2设计计算2.2.1抗震墙(核心筒)应承担构造的全部地震作用,各层梁柱框架应能承担不少于各层全部地震作用的20%,也即,墙与框架承担的地震作用总和为120%的全部地震作用。板柱框架不考虑承受地震作用,但仍应按抗震构造。2.2.2当房屋高度超过抗震标准表6.1.1之规定值时,其楼层的最大弹性层间位移角限值应取为1/1000。2.2.3楼板在柱周边临界截面的冲切应力,宜控制在较低程度,一般不宜超过允许值0.7ft的75%。2.2.4当地震作用能导致柱上板带的支座弯矩反号时,应验算图中虚线截面的冲切承载力。2.2.5板柱构造在地震作用
8、下按等代框架分析时,其等代梁的宽度采用:.框架方向跨度的3/4.垂直于等代框架方向柱距的1/2两者中的小值。2.2.6沿两个主轴方向通过柱截面的板底连续钢筋的总截面面积,应符合下式要求:ASNG/fy式中,AS板底连续钢筋总截面面积。可按每方向1/2AS配置,此钢筋应位于柱截面范围内。NG各层楼板传到柱子的轴压力,取设计值fy该连续钢筋的抗拉强度设计值。2.2.7应考虑由于板柱节点处的不平衡弯矩引起的附加剪应力。2.3构造2.3.18度时宜采用有托板的板柱节点,托板根部的厚度(包括板厚)不宜小于柱纵筋直径的16倍。托板的边长不宜小于4倍板厚及截面相映边长之和。7度时也宜尽可能设置托板。2.3.
9、2宜在柱上板带中设置暗梁。暗梁宽度可取柱宽及柱两侧各1.5倍板厚。暗梁支座上部钢筋面积应不小于柱上板带钢筋面积的50%(此钢筋可作为柱上板带负弯矩钢筋的一部分),暗梁下部钢筋不宜少于上部钢筋的1/2。暗梁箍筋的配置:当计算不需要时,箍筋直径不小于8,间距3/4h0,肢距2h0;当计算需要时,箍筋直径按计算确定,但不小于10,间距0.5h0,肢距1.5h0,h0为板截面有效高度(不包括托板厚度)。2.3.3柱上板带支座处暗梁的上部钢筋,至少1/4应在跨度方向通长。2.3.4尽可能采用高效能的“抗剪栓钉,以进步板柱构造的抗冲切性能。3.结论当设计及构造采取上述全部建议后,作者认为,此类构造的适用高度,可按抗震标准表6.1.1中框架-抗震墙构造取用。转贴于论文联盟.ll.
