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板柱—抗震墙办公楼结构设计戴亚鹏【摘要】According to the engineering examples,the paper sums up some attentive problems for designing the slab-column and anti-seismic wall structure,including the selection of the calculation methods,the equivalent frame-beam calculation of width,and the allocation of the plane structure,and illustrates the evaluation for the beam＇s width and the thickness of the plate in the equivalent frame method,so as to direct the practice.%通过工程实例总结了设计板柱—抗震墙结构时应注意的计算方法的选用,等代框架梁宽度计算,平面结构布置等问题,着重阐述了选用等代框架法中梁宽的取值、板厚的取值,以期指导实践。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)027【总页数】3页(P51-53)【关键词】无梁楼盖;板柱—抗震墙结构;等代框架法;等代梁宽度【作者】戴亚鹏【作者单位】山西省建筑科学研究院,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TU243无梁楼盖结构体系又称板柱—抗震墙结构体系，这是相对梁板结构体系而言的。
在我国，无梁楼盖结构体系是近年来发展较为迅速的一项建筑结构新技术。
较之传统的密肋梁结构体系它具有整体性好、建筑空间大，可有效地增加层高等优点。
并且，采用无梁楼盖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，从而大大提高了施工速度。
无梁楼盖的结构设计无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系，楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。
因此这种结构缩短了传力路径，增大了楼层静空，并且节约了施工模板。
但楼板较厚，楼盖材料用量较多；楼盖的抗弯刚度较小，柱子周边的剪应力集中，可能会引起板的冲切破坏。
由于无梁楼盖结构改善了采光、通风和卫生条件，常用于冷库、商场、仓库、书库等建筑。
在地震作用下无梁楼盖体系中板柱节点将产生不平衡弯矩，这种不平衡弯矩的反复作用将严重影响节点的承载力，因此无梁楼盖体系中板柱节点是抗冲切和抗震的薄弱环节，节点的破坏是导致结构倒塌的主要原因。
由于板柱节点在剪力和不平衡弯矩作用下的受力性能和破坏机理非常复杂，目前对这一问题的研究不够深入，我国目前的抗震规范、混凝土结构设计规范等技术标准中只有板节点的抗冲切验算方法，没有节点在不平衡弯矩作用下的分析和设计方法，因此，对其如何进行工程设计的研究具有一定的实际意义。
同济大学对此进行了大比例尺试验研究，解决了工程实际中的问题，详细内容可参考有关资料。
无梁楼盖的类型：按楼面结构形式分为平板式和双向密肋式；也可在双向密肋的空隙内，填以轻质块材。
按有无柱帽分为无柱帽轻型无粱楼盖和有柱帽无梁楼盖。
按施工程序分为现浇式无梁楼盖和装配整体式无梁楼盖。
采用升板法施工的无梁楼盖是装配整体式的一种。
按平面布置可分为边缘设置悬臂板和不设置悬臂板的。
有悬臂板的可减少边跨跨中弯矩和柱的不平衡弯矩，同时也减少了柱帽类型。
一、一般规定（1） 无梁楼盖的柱网通常布置成正方形或矩形，以正方形更为经济。
（2） 无梁楼盖每个方向不宜少于三跨，以保证有足够的侧向刚度。
当楼面活荷载在 5kN/㎡以上时，跨度不宜大于6m 。
（3） 无梁楼盖的楼板通常采用等厚平板，板厚由受弯、受冲切计算确定，并不宜小于区格长边的1/35~1/32，也不小于150mm 。
（4） 为改善无梁楼盖的受力性能，节约材料，方便施工，可将沿周边的板伸出边柱外侧，伸出长度（从板边缘至外柱中心）不宜超过板缘伸出方向跨度的0.4倍。
板柱抗震墙结构什么是板柱抗震墙结构？就是楼层处不设梁，完全用钢筋混凝土厚板作为承重构件，在地震时，传递水平地震力。
在我国，纯板柱体系是不被润徐的，必须设置剪力墙，这就是板柱剪力墙体系。
在国外，如澳大利亚，应用很多的。
板柱-抗震墙结构抗震设计要求：板柱-抗震墙结构的抗震墙，其抗震构造措施应符合本节规定，尚应符合本规范第6.5 节的有关规定；柱（包括抗震墙端柱）和梁的抗震构造措施应符合本规范第6.3 节的有关规定。
板柱-抗震墙的结构布置，尚应符合下列要求：1、抗震墙厚度不应小于180mm．且不宜小于层高或无支长度的1/20；房屋高度大于12m时，墙厚不应小于200mm。
2、房屋的周边应采用有梁框架，楼、电梯洞口周边宜设置边框梁。
3、8 度时宜采用有托板或柱帽的板柱节点，托板或柱帽根部的厚度（包括板厚）不宜小于柱纵筋直径的16 倍，托板或柱帽的边长不宜小于 4 倍板厚和柱截面对应边长之和。
4、房屋的地下一层顶板，宜采用梁板结构。
板柱-抗震墙结构的抗震计算，应符合下列要求：1、房屋高度大于12m 时，抗震墙应承担结构的全部地震作用；房屋高度不大于12m 时，抗震墙宜承担结构的全部地震作用。
各层板柱和框架部分应能承担不少于本层地震剪力的20％。
2、板柱结构在地震作用下按等代平面框架分析时，其等代梁的宽度宜采用垂直于等代平面框架方向两侧柱距各l/4。
3、板柱节点应进行冲切承载力的抗震验算，应计入不平衡弯矩引起的冲切，节点处地震作用组合的不平衡弯矩引起的冲切反力设计值应乘以增大系数，一、二、三级板柱的增大系数可分别取1.7、1.5、1.3。
板柱-抗震墙结构的板柱节点构造应符合下列要求：1、无柱帽平板应在柱上板带中设构造暗梁，暗梁宽度可取柱宽及柱两侧各不大于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％，暗梁下部钢筋不宜少于上部钢筋的1/2；箍筋直径不应小于8mm，间距不宜大于3/4 倍板厚，肢距不宜大于 2 倍板厚，在暗梁两端应加密。
高层建筑结构复习题一、填空题50道及答案1板柱体系是指钢筋混凝土【无梁楼板】和【柱】组成的结构。
2.由框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构，称为【框架-支撑结构】。
3.单独采用框筒作为抗侧力体系的高层建筑结构较少，框筒主要与内筒组成【筒中筒】结构或多个框筒组成【束筒】结构。
4.框架-核心筒结构可以采用【钢筋混凝土结构】、【钢结构】、或混合结构。
5.巨型框架结构也称为主次框架结构，主框架为【巨型】框架，次框架为【普通】框架。
6.钢筋混凝土巨型框架结构有【两】种形式。
7. 高层建筑的外形可以分为【板式】和【塔式】两大类。
8.结构沿高度布置应【连续】、【均匀】，使结构的侧向刚度和承载力上下相同，或下大上小，自下而上连续，逐渐减小，避免有刚度或承载力突然变小的楼层。
9.平面不规则的类型包括【扭转】不规则、【楼板凹凸】不规则和【楼板局部】不连续。
10. 钢结构房屋建筑一般不设置【防震缝】。
11.高层建筑的外荷载有竖向荷载和水平荷载。
竖向荷载包括自重等【恒载】及使用荷载等【活载】。
水平荷载主要考虑【风荷载】和【地震作用】。
12. 结构的地震反应包括【加速度】、【速度】和【位移】反应。
所13.抗震设计的两阶段设计分别为：第一阶段为【结构设计】阶段，第二阶段为【验算】阶段。
14.计算地震作用的方法可分为【静力法】、【反应谱法】和【时程分析法】三大类。
15.影响α值大小的因素除自振署期和阻尼比外，还有【场地特征周期】。
16.场地土愈【软】，软土覆盖层的厚度愈【大】，场地类别就愈【高】，特征周期愈【大】，对长周期结构愈不利。
17.框架-核心筒结构设置水平楼伸臂的楼层，称为【加强层】。
18.巨型框架也称为主次框架结构，主框为【巨型框架】，次框架为【普通框架】。
19.水平何载作用下，出现侧移后，重力荷载会产生【附加弯矩】。
附加弯矩又增大侧移，这是一种【二阶效应】，也称为“P-Δ“效应。
20.一般用延性比表示延性，即【塑性变形】能力的大小。
板柱结构体系结构设计
无梁楼盖结构体系又称板柱结构体系，这是相对梁板结构体系而言的。
在我国，无梁楼盖结构体系是近年来发展较为迅速的一项建筑结构新技术。
较之传统的密肋梁结构体系它具有整体性好、建筑空间大，可有效地增加层高等优点。
并且，采用无梁楼盖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，从而大大提高了施工速度。
因此，采用无梁楼盖结构具有明显的经济效益和社会效益。
对无梁楼盖这种结构来说，其设计计算主要分为两块：结构整体的空间结构分析和无梁楼盖本身的分析计算。
目前，PKPM系列结构设计软件对这两方面的设计都已经有比较成熟的分析方法。
下面我们就此分别做一些介绍：I．无梁楼盖的整体三维计算
无梁楼盖结构的整体计算可通过PKPM软件中的TAT软件或SATWE软件进行。
当然，这两个软件对无梁楼盖在三维计算中的建模处理是不一样的：
在TA T软件中，对于无梁楼盖结构来说，由于没有梁和柱子相连，一般我们必须按照规范中的规定将板简化为双向等代框架梁进行计算。
因此，在用P MCAD对无梁楼盖进行人机交互式建模时，首先应确定等代框架梁的宽、高，也即确定等代框架梁的刚度。
一般来说，等代框架梁的刚度由板宽决定：我们通常取柱距的1 /2板宽为等代框架梁的宽、高。
确定等代框架梁的刚度之后，再将等代框架梁作为普通的主梁输入。
比如下例中横向柱距为5400mm，则该向的等代梁截面定义为 2 700mm*2700mm，纵向柱距为3000mm，则该向等代梁截面定义为1500mm*1500mm。
然后将所定义的等代框架梁布置好，如下图所示：
模型建立后再接力TAT软件进行三维分析。
TAT的分析计算过程我们在此就不赘述了。
当然，这种方法对楼板的模拟与实际工程情况有一些出入，因此我们还可以采用S ATWE进行更为准确的计算。
在采用SATWE软件分析无梁楼盖结构时，由于SA TWE软件具有考虑楼板弹性变形的功能，可以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。
尤其是在2 001年4月以后的版本中增加了一种能真实计算楼板平面内和平面外的刚度的楼板假定：弹性板6。
因此我们就不用将楼板简化为双向等代框架梁体系了，而是直接对无梁楼盖体系进行三维分析计算。
当然，我们还必须在建模时进行一定的处理：在P MCAD人机交互式输入时，在以前需输入等代框架梁的位置上布置截面尺寸为100*100的矩形截面虚梁。
（但在边界处及开洞处最好是布置实梁）。
如下图所示：
这里布置虚梁的目的有二：其一是为了SATWE软件在接力PMCAD的前处理过程中能够自动读取楼板的外边界信息；其二是为了辅助弹性楼板单元的划分。
当然，虚梁是不参与结构的整体分析的，实际上S A TWE的前处理程序会自动将所有的虚梁过滤掉。
此外，为了正确分析该结构，在SATWE程序中还应将无梁楼盖的楼板定义为弹性楼板。
如下图所示：
模型建立后就可使用SATWE软件对无梁楼盖结构进行三维整体分析计算了。
必须注意的是，由于在此定义了弹性楼板，我们必须选择“算法二”即总刚算法进行计算。
II．楼盖的设计计算
无梁楼盖的整体分析计算完成后，我们可以利用SATWE软件中的“复杂楼板有限元计算”SLABCAD模块进行楼盖的分析计算。
首先点取“生成楼板有限元分析数据”菜单来生成有关的计算数据，并将相应的计算条件及计算参数进行定义。
如果是预应力楼板的话还应将预应力参数选取。
如下图所示：
当然，此时必须注意的是：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。
同时我们还可补充输入无梁楼盖的其它数据，如楼板的洞口及柱帽等特殊构件。
并可对楼板不同部位的板厚进修改：
同时，我们还可以在楼板上添加任意的荷载，包括在PMCAD建模时无法输入的板上的任意线荷载及点荷载。
如下图所示：
此外，我们还可以输入支座沉降及约束等补充数据。
SLABCAD的补充数据输入完毕后我们就可以通过“有限元分析和计算”菜单对无梁楼盖进性设计计算了。
对无梁楼盖的计算内容主要包括楼板的内力、位移、配筋计算及板的冲切验算等。
计算完毕后再通过“分析结果图形显示”菜单查询其计算结果。
最后，必须指出的是：对于现代高层建筑中比较常见的厚板转换层的计算也可象无梁楼盖结构一样进行类似的处理计算。
但是如果要在SA TWE软件中计算厚板转换层时，在使用PMCAD进行人机交互式输入时必须注意：除了要象无梁楼盖结构一样要输入虚梁以外，层高的输入有所改变。
应将厚板的板厚均分给与其相邻两层的层高。
即取与厚板相邻的两层层高分别为其净空加上厚板的一半板厚：如第i 层有厚度为Bt的厚板，在PMCAD交互式输
入中，则第i层的板厚输入值为Bt，层高为Hi+Bt/2，第i+1层的层高为Hi+1+Bt/2。
