板柱—抗震墻辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

戴亞鵬

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

在施工方面，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的建筑物具有施工支模簡單、樓面鋼筋綁扎方便，設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，從而大大提高了施工速度。因此，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工程概況

該辦公樓位于長治市區(qū)，抗震設(shè)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(nèi)外高差0.300，建筑總高度為50.7 m。建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖見圖1。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡介

2.1 計(jì)算方法的選用

1)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。

僅適用于垂直荷載下板的內(nèi)力計(jì)算，具體計(jì)算可參考《鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》。采用此法時(shí)應(yīng)特別注意這種計(jì)算方法的適用性。

2)等代框架法。

用于計(jì)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(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 確定等代框架梁的計(jì)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(jì)算寬度;lx，ly均為等代框架梁的計(jì)算跨度，即柱子中心線之間的距離;c為柱帽在計(jì)算彎矩方向的有效寬度，無柱帽時(shí)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(jié)構(gòu)布置

根據(jù)GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中6.6.2條相關(guān)規(guī)定，結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖2。

1)取底部加強(qiáng)區(qū)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(shè)置邊框梁，則僅③軸～⑦軸間按無梁樓蓋考慮，其余部分按正?？蚣芸紤]。

3)地下1層頂板采用梁板結(jié)構(gòu)，按普通框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

圖2 結(jié)構(gòu)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(wǎng)長跨之比不宜小于表1的規(guī)定，平板最小厚度不應(yīng)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(jìn)行計(jì)算分析時(shí)的注意事項(xiàng)

1)框架、板柱的柱按二級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，抗震墻按一級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2)在建立模型時(shí)，梁截面按4.2×0.3輸入。3)荷載輸入過程中不要選擇自動(dòng)計(jì)算現(xiàn)澆板自重，否則程序會(huì)重復(fù)計(jì)算一次梁自重使其計(jì)算配筋過大。4)根據(jù)SATWE中的構(gòu)件配筋信息，按表2對其進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

2.6 無柱帽板柱—剪力墻結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造要求

1)應(yīng)在柱上板帶中設(shè)構(gòu)造暗梁，暗梁寬度取柱寬及柱兩側(cè)各不大于1.5倍的板厚。暗梁支座上部鋼筋面積應(yīng)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(yīng)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(nèi)箍筋應(yīng)加密，加密箍筋間距不應(yīng)大于100 mm(見圖5)。

圖3 柱上板帶加密區(qū)內(nèi)鋼筋示意圖（1： 25）

圖4 柱上板帶非加密區(qū)內(nèi)鋼筋示意圖（1： 25）

圖5 暗梁箍筋加密區(qū)與非加密區(qū)示意圖（1： 30）

2)板的兩個(gè)方向底筋位置應(yīng)置于暗梁底筋上。

3)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除按計(jì)算外，柱上板帶的跨中區(qū)格內(nèi)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(jié)語

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)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(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度由35 m改為70 m也可看出，板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)更多的應(yīng)用于高層建筑當(dāng)中是一種必然趨勢。本文只是對高層板柱—剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了一些淺顯的認(rèn)識(shí)，供各位同行往后做類似設(shè)計(jì)時(shí)參考。

[1]GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 3-2002，J 186-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]徐 建.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見及疑難問題解析[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[4]朱炳寅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答及解析[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.