談板柱—抗震墻的設計

郭 迎 春

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030000)

0 引言

板柱—抗震墻結構體系在近年來得到廣泛的應用。尤其是在地庫結構設計中。但是往往由于設計、施工及使用不當，結構構件或結構整體破壞，造成無法彌補的損失。在全國的安全事故中，有些地庫突然整體垮塌，損失財產，甚至危及生命。原因何在，有設計不嚴謹，不合理，施工單位施工組織不科學，亂堆放材料，土體，也有業(yè)主缺常識，隨意堆放荷載。所以在設計、施工、使用三階段均應有安全意識，責任意識。

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構體系。板柱框架與抗震墻共同承受豎向和水平作用的結構。

2 板柱—抗震墻的規(guī)范要求

1)根據《建筑抗震設計規(guī)范》現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 現澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度 m

2)根據《建筑抗震設計規(guī)范》現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 現澆鋼筋混凝土房屋適用的抗震等級

3 板柱—抗震墻的設計要點

1)板柱—抗震墻結構，抗震設計時，當房屋高度不大于12 m時，剪力墻宜承擔全部地震作用；當房屋高度大于12 m時，剪力墻應承擔全部地震作用。板柱—抗震墻不論房屋高度，各層板柱及框架均應承擔不小于本層20%的地震剪力。

2)板柱—抗震墻結構，抗風設計時，剪力墻應承擔該方向80%風作用下的剪力，當風荷載較大時，應全部承擔地震作用。

3)板柱—抗震墻結構，板柱節(jié)點應進行沖切力的驗算。且在計算中應考慮不平衡彎矩引起的破壞。

4 板柱—抗震墻的構造要求

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

2)房屋的頂板及地下一層的頂板建議采用梁板結構。

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

4)板柱結構中，可根據計算中變形及承載力的要求采用有柱帽及無柱帽板的結構形式。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，應采用有柱托板。

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

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置了構造暗梁，不可以把樓板設置成邊梁的雙向板。

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

在設計板柱結構中，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果也不一樣，這就需要設計人員進行判別。

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軟件計算結果。

位置及荷載工況相同，但計算結果不同，原因何在，主要是彈性板上的導荷方式的不同，YJK軟件樓板導荷方式為有限元導荷，PKPM軟件樓板導荷方式為平面導荷。建議設計時用YJK軟件有限元導荷配柱子鋼筋，YJK軟件樓板導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軟件計算的結果往往小于PKPM軟件結果，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，這就需要設計者認真分析結果，合理選取。跨中板帶YJK軟件計算的結果與PKPM軟件結果較為接近。

5.3 節(jié)點計算

PKPM與YJK均可對板柱節(jié)點進行沖切計算。板柱節(jié)點抗沖切能力較差，脆性破壞，是結構中的關鍵構件，設計中應加強計算及構造，例如適當加大柱帽，適當放置抗沖切鋼筋等。

6 板柱—抗震墻的優(yōu)缺點

優(yōu)點，板柱—抗震墻無梁樓蓋結構造價小于梁板結構;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，板柱—抗震墻無梁樓蓋結構體系抗震性能較差，板柱節(jié)點處易發(fā)生脆性破壞。

7 結語

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