談板柱—抗震墻的設(shè)計

郭 迎 春

(太原市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030000)

0 引言

板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)體系在近年來得到廣泛的應(yīng)用。尤其是在地庫結(jié)構(gòu)設(shè)計中。但是往往由于設(shè)計、施工及使用不當(dāng)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)整體破壞，造成無法彌補(bǔ)的損失。在全國的安全事故中，有些地庫突然整體垮塌，損失財產(chǎn)，甚至危及生命。原因何在，有設(shè)計不嚴(yán)謹(jǐn)，不合理，施工單位施工組織不科學(xué)，亂堆放材料，土體，也有業(yè)主缺常識，隨意堆放荷載。所以在設(shè)計、施工、使用三階段均應(yīng)有安全意識，責(zé)任意識。

1 概念定義

板柱—抗震墻是指由無梁樓板和柱組成的板柱框架與抗震墻組成的結(jié)構(gòu)體系。板柱框架與抗震墻共同承受豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)。

2 板柱—抗震墻的規(guī)范要求

1)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋板柱—抗震墻房屋的適用高度見表1。

表1 現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度 m

2)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋板柱—抗震墻房屋的抗震等級見表2。

表2 現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的抗震等級

3 板柱—抗震墻的設(shè)計要點(diǎn)

1)板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計時，當(dāng)房屋高度不大于12 m時，剪力墻宜承擔(dān)全部地震作用；當(dāng)房屋高度大于12 m時，剪力墻應(yīng)承擔(dān)全部地震作用。板柱—抗震墻不論房屋高度，各層板柱及框架均應(yīng)承擔(dān)不小于本層20%的地震剪力。

2)板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)設(shè)計時，剪力墻應(yīng)承擔(dān)該方向80%風(fēng)作用下的剪力，當(dāng)風(fēng)荷載較大時，應(yīng)全部承擔(dān)地震作用。

3)板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)，板柱節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行沖切力的驗(yàn)算。且在計算中應(yīng)考慮不平衡彎矩引起的破壞。

4 板柱—抗震墻的構(gòu)造要求

1)抗震墻的厚度一般不應(yīng)小于180 mm,但房屋高度超過12 m時，抗震墻厚度不應(yīng)小于200 mm,宜在兩個方向分別布置抗震墻，形成雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。

2)房屋的頂板及地下一層的頂板建議采用梁板結(jié)構(gòu)。

3)樓電梯及開大洞周邊宜設(shè)置框架梁，房屋的周邊應(yīng)設(shè)置框架梁。在層高處，宜在對應(yīng)的抗震墻處設(shè)置暗梁。

4)板柱結(jié)構(gòu)中，可根據(jù)計算中變形及承載力的要求采用有柱帽及無柱帽板的結(jié)構(gòu)形式。7度時建議采用有柱托板，8度時宜采用有柱托板，但為高層時，應(yīng)采用有柱托板。

5)托板的長度不應(yīng)小于柱寬+4倍板厚，且托板的厚度尚不應(yīng)小于柱總向鋼筋的16倍，保證板柱節(jié)點(diǎn)的抗彎剛度。

6)雙向樓板的最小厚度見表3，特別注意，無柱帽平板如在柱子之間設(shè)置了構(gòu)造暗梁，不可以把樓板設(shè)置成邊梁的雙向板。

表3 雙向無梁板厚度與長跨的最小比值

5 板柱—抗震墻的計算

在設(shè)計板柱結(jié)構(gòu)中，常用的軟件為PKPM及YJK。PKPM軟件用PMCAD建模型，SATWE整體分析，SLABCAD對樓板進(jìn)行有限元分析。YJK同PKPM軟件類似，整體建模分析后，在板施工圖中，對板進(jìn)行有限元分析。

PKPM與YJK軟件在不同的工程中都在使用，但同一工程用不同的軟件的計算結(jié)果也不一樣，這就需要設(shè)計人員進(jìn)行判別。

5.1 柱子計算配筋的選取

如圖1，圖2所示，同樣的位置及荷載工況，YJK與PKPM軟件計算結(jié)果。

位置及荷載工況相同，但計算結(jié)果不同，原因何在，主要是彈性板上的導(dǎo)荷方式的不同，YJK軟件樓板導(dǎo)荷方式為有限元導(dǎo)荷，PKPM軟件樓板導(dǎo)荷方式為平面導(dǎo)荷。建議設(shè)計時用YJK軟件有限元導(dǎo)荷配柱子鋼筋，YJK軟件樓板導(dǎo)荷考慮了樓板平面外的剛度。

5.2 板帶計算配筋的選取

柱上板帶YJK軟件計算的結(jié)果往往小于PKPM軟件結(jié)果，尤其是支座配筋差別較大，分析原因可能是兩種軟件計算的方法及位置不一樣，這就需要設(shè)計者認(rèn)真分析結(jié)果，合理選取?？缰邪鍘JK軟件計算的結(jié)果與PKPM軟件結(jié)果較為接近。

5.3 節(jié)點(diǎn)計算

PKPM與YJK均可對板柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行沖切計算。板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切能力較差，脆性破壞，是結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件，設(shè)計中應(yīng)加強(qiáng)計算及構(gòu)造，例如適當(dāng)加大柱帽，適當(dāng)放置抗沖切鋼筋等。

6 板柱—抗震墻的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)，板柱—抗震墻無梁樓蓋結(jié)構(gòu)造價小于梁板結(jié)構(gòu);板柱—抗震墻無梁，可以降低層高，減少埋深，減少土方開挖等。從建筑角度看美觀漂亮。缺點(diǎn)，板柱—抗震墻無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系抗震性能較差，板柱節(jié)點(diǎn)處易發(fā)生脆性破壞。

7 結(jié)語

目前，板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)在地庫中廣泛應(yīng)用，在使用中也出現(xiàn)了一些問題，無論在施工還是在使用期間，都有部分開裂，或整體垮塌，出現(xiàn)脆性破壞。根據(jù)已有的工程事故，往往是由于板柱節(jié)點(diǎn)的沖切破壞。所以在設(shè)計中加強(qiáng)板柱節(jié)點(diǎn)，采用合理的柱帽大小，能起到事半功倍的效果。板柱—抗震墻質(zhì)量安全控制是一個全過程，各階段及各參建單位都應(yīng)履行各自的安全責(zé)任，才能確保結(jié)構(gòu)的安全。