板柱-抗震墙结构设计.docx

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板柱－抗震墙结构设计浅论
近年来，板柱结构体系是在我国发展较为迅速的一项建筑结构体系。因其结构构件自身高度较小，因此，其具有便于设备管道布置安装，可有效地减少层高，降低建筑造价等优点。并且，因其层高较低，采用板柱结构体系的建筑物的地震效应也要明显小于层高较大的梁板结构体系的建筑物。在施工方面，采用板柱结构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，从而大大提高了施工速度。因此，采用板柱结构结构具有明显的经济效益和社会效益。
但是，和传统的梁板柱结构体系比较，板柱结构体系的抗震性能较差，主要是其板－柱节点的抗震性能不如梁－柱节点。因地震作用产生的不平衡弯矩主要有板向柱传递，在柱周边将产生较大的剪应力，而板的截面高度较低，其抗剪能力不如梁节点，在地震力较大时更易发生破坏。
因此，在我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)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。
下面，对板柱－抗震墙结构体系的设计进行简单的介绍。
一.结构布置
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)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。
《全国民用建筑工程设计技术措施》中对板柱－抗震墙结构的平面布置有如下要求：
1结构布置宜均匀、对称，刚度中心与质量中心宜重合。
2板柱结构每方向单列柱数不得少于3根。
3抗震设计时，必须采用板柱-抗震墙结构。结构两主轴方向均应布置抗震墙，成双向抗侧力体系。
4为减小边跨跨中弯矩和柱的不平衡弯矩，可将沿周边的楼板伸出边柱外侧，伸出长度（从板边缘至外柱中心）不宜超过板沿伸出方向跨度的0.4倍；当楼板不伸出边柱外侧时，在板的周边应设边梁，边梁截面高度不应小于板厚的2.5倍，边梁应按与半个柱上板带共同承受弯矩、剪力和扭矩进行设计，并满足各最小配筋率的要求。
5抗震设计时，房屋的周边应采用有梁框架，有楼梯、电梯间等较大开洞时，洞口周围宜设置框架梁或边梁。
房屋的顶层及地下一层顶板宜采用梁板结构。广州门禁系统www.020menjin.com
在布置抗震墙时，应注意剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，以使结构扭转可控。剪力墙布置时尽量避免单片墙、短肢墙，难以避免时，应设置端柱。
柱距的取值，可参考以下原则：采用平板时，跨度不宜大于7m，有柱帽时跨度不宜大于9m。
楼板可采用空心楼板，这是近几年国内推广的新技术，它利用薄壁管材作为内膜，放置在混凝土板中间，能够明显节约混凝土用量，大大减轻结构自重，增大结构剪重比，对结构明显有利，且自重减小对降低工程造价也是有利的。
二.建模及结构分析
结构分析可采用两种办法将无梁楼板输入模型，一是等代框架法，二是弹性板法。等代框架法即是将柱间楼板按照宽扁梁输入模型，其梁高等于板厚，梁宽一般取柱宽或柱宽两边分别扩出1.5倍板厚的宽度输入模型。此种方法计算结构位移和周期都是有用的，不过有一点要注意，柱子刚度不准确。
PKPM2008版中推荐采用弹性板法，此种方法不需要输入宽扁梁，仅需在柱间布置100x100的虚梁即可。计算时将楼板定义为弹性板6，弹性板6是一种能真实计算楼板平面内和平面外的刚度的楼板假定。必须注意的是，由于定义了弹性楼板，在进行三维分析计算时我们必须选择总刚算法进行计算。
下面是某工程分别采用两种办法分析的结果：
等代框架法
弹性板法
周期
T1
2.2893
2.0235
T2
2.0470
1.8301
T3
1.6582
1.5333
扭转周期比
0.72
0.76
最大位移
1/1253（X向）
1/1515（Y向）
1/1586（X向）
1/1877（Y向）
最大位移比
1.08（X向）
1.09（Y向）
1.10（X向）
1.12（Y向）
以上对比可以看出，采用弹性楼板假定分析的结构刚度大于采用等代框架的刚度，这是由于等代框架法仅分析框架梁的刚度加上梁外楼板刚性假定的刚度进行的计算；而弹性板法是将整层楼板进行真实刚度计算的。广州旅游租车www.gz-zuche168.com
我认为，采用弹性板法的计算结果更接近于真实。但在计算机计算分析过程中，采用弹性楼板法的分析时间远远长于采用等代框架法的计算时间。
最后，必须指出的是：对于现代高层建筑中比较