板柱—抗震墻辦公樓結構設計

戴亞鵬

無梁樓蓋結構體系又稱板柱—抗震墻結構體系，這是相對梁板結構體系而言的。在我國，無梁樓蓋結構體系是近年來發展較為迅速的一項建筑結構新技術。較之傳統的密肋梁結構體系它具有整體性好、建筑空間大，可有效地增加層高等優點。并且，采用無梁樓蓋體系的建筑物的地震效應也要明顯小于層高較大的梁板結構體系的建筑物。

在施工方面，采用無梁樓蓋結構體系的建筑物具有施工支模簡單、樓面鋼筋綁扎方便，設備安裝方便等優點，從而大大提高了施工速度。因此，采用無梁樓蓋結構具有明顯的經濟效益和社會效益。

1 工程概況

該辦公樓位于長治市區，抗震設防烈度為7度(0.10g)，地上14層，地下1層，地上部分層高均為3.6 m，地下部分層高為5.3 m，室內外高差0.300，建筑總高度為50.7 m。建筑標準層平面布置圖見圖1。

2 結構設計簡介

2.1 計算方法的選用

1)經驗系數法。

僅適用于垂直荷載下板的內力計算，具體計算可參考《鋼筋混凝土升板結構技術規范》。采用此法時應特別注意這種計算方法的適用性。

2)等代框架法。

用于計算垂直荷載和水平荷載的作用。故本工程采用等代框架法進行設計。

2.2 確定等代框架梁的計算寬度

取 by=0.5(lx+c);by=0.75ly較小值，其中，by為 y向等代框架梁的計算寬度;lx，ly均為等代框架梁的計算跨度，即柱子中心線之間的距離;c為柱帽在計算彎矩方向的有效寬度，無柱帽時取 c=0。則 by=0.5 ×8.4 m=4.2 m，by=0.75 ×8.4 m=6.3 m，故取等代框架梁寬度為4.2 m。

2.3 平面結構布置

根據GB 50011-2010建筑抗震設計規范中6.6.2條相關規定，結構平面布置圖見圖2。

1)取底部加強區剪力墻厚度為400 mm，其余層厚度為300 mm。

2)1層～14層房屋的周邊采用框架梁，樓、電梯洞口周邊設置邊框梁，則僅③軸～⑦軸間按無梁樓蓋考慮，其余部分按正常框架考慮。

3)地下1層頂板采用梁板結構，按普通框架梁進行設計。

圖1 建筑標準層平面圖

圖2 結構平面布置圖

2.4 無梁樓蓋部分板厚取值

平板板厚:雙向無梁樓蓋板厚度不宜過小，其厚度與柱網長跨之比不宜小于表1的規定，平板最小厚度不應小于150 mm。

本工程采用的是無柱帽的無梁樓蓋，故板厚為l/30=8100/30=270 mm，取板厚h=300 mm。

表1 無梁樓蓋部分板厚取值

表2 柱上板帶和跨中板帶彎矩分配比例 %

2.5 PKPM進行計算分析時的注意事項

1)框架、板柱的柱按二級進行設計，抗震墻按一級進行設計。2)在建立模型時，梁截面按4.2×0.3輸入。3)荷載輸入過程中不要選擇自動計算現澆板自重，否則程序會重復計算一次梁自重使其計算配筋過大。4)根據SATWE中的構件配筋信息，按表2對其進行配筋設計。

2.6 無柱帽板柱—剪力墻結構的一般構造要求

1)應在柱上板帶中設構造暗梁，暗梁寬度取柱寬及柱兩側各不大于1.5倍的板厚。暗梁支座上部鋼筋面積應不小于柱上板帶鋼筋面積的50%，暗梁下部鋼筋不宜少于上部鋼筋的1/2(見圖3，圖4);箍筋直徑不應小于8 mm，間距不宜大于3/4倍板厚，肢距不宜大于2倍板厚，從柱邊緣向外不小于3.0h的范圍內箍筋應加密，加密箍筋間距不應大于100 mm(見圖5)。

圖3 柱上板帶加密區內鋼筋示意圖（1： 25）

圖4 柱上板帶非加密區內鋼筋示意圖（1： 25）

圖5 暗梁箍筋加密區與非加密區示意圖（1： 30）

2)板的兩個方向底筋位置應置于暗梁底筋上。

3)抗震設計時，除按計算外，柱上板帶的跨中區格內的板面鋼筋一般可將柱上板帶的支座配筋不少于1/3拉通。柱上板帶的板底鋼筋宜在距柱面為2倍縱筋錨固長度以外搭接，鋼筋端部宜有垂直于板面的彎鉤。

3 結語

隨著社會的不斷發展，現代建筑對高層高、大空間、靈活間隔以及抗震等提出了更高的要求，而在2010版的《建筑抗震設計規范》中關于板柱—抗震墻結構的最大適用高度由35 m改為70 m也可看出，板柱—抗震墻結構更多的應用于高層建筑當中是一種必然趨勢。本文只是對高層板柱—剪力墻結構的設計提出了一些淺顯的認識，供各位同行往后做類似設計時參考。

[1]GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

[2]JGJ 3-2002，J 186-2002，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[3]徐 建.建筑結構設計常見及疑難問題解析[M].北京:中國建筑工業出版社，2007.

[4]朱炳寅.建筑結構設計問答及解析[M].北京:中國建筑工業出版社，2009.