1、关于板柱结构的适用高度 1综述 板柱结构是一种经常被采用的结构体系，它 具有不少优点，如施工支模及绑扎钢筋较简单，结构本身高度较小，可以减少建筑物的层高，从而降低建筑物的造价等等，但由于此种结构在遭受较强地震作用时，其板柱节点的抗震性能不如有梁的梁柱节点，此外，地震作用产生的不平衡弯矩要由板柱节点传递，它在柱周边将产生较大的附加应力，当剪应力很大而又缺乏有效的抗剪措施时，有可能发生冲切破坏，甚至导致结构的连续破坏。因此，新的抗震规范对于板柱 -抗震墙结构的适用高度，作了较严格的规定。但是，实际工程中，对于板柱结构还是有大量要求的，本文目的，是想提供一些措施，使板柱结构可以建筑得更 高一些，以满
2、足实际需求。 震害实例（略） 由于板柱结构（无抗震墙者）抗震性能较差，北京市建筑设计院 1992 年出版的结构专业技术措施中规定，在抗震设防烈度为 6 度的地区，层数不能超过四层，房屋总高不能超过16m， 7 度区为三层及 12m， 8 度区为二层及 8m。（以上指未设抗震墙的板柱结构） 新的抗震规范 GB50011-2001 对于板柱结构作了比较严格的规定，例如，对于适用最大高度，6、 7、 8 度区分别为 40， 35， 30 米；抗震墙应能承担全部地震作用，板柱部分能额外承担全部地震作用的 20%；沿两个主轴方向通过柱截面的 板底连续钢筋，有数量的要求（抗震规范 6.6.9 式）等等。
3、在抗震规范表 6.1.1，现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度中，有板柱 -抗震墙结构，但是没有不设抗震墙的板柱结构，它的意思是，不推荐采用不设抗震墙的板柱结构。 此外，目前有一种说法：抗震规范对于各种结构体系的房屋，都有一个“限制高度”，这是一个误解。的确，包括过去的抗震规范都提出了“适用的最大高度”，但这并不是“限制高度”，它的意思是，在使用该规范进行设计，并遵守规范的计算、构造等一系列要求，各种体系在各设防烈度时，该规范的适用范围，是多少高度。例如，在 8 度区，框架 -抗震墙按该规范设计时，适用到 100m 高度。如果建筑物高度需要高于 100m,就需采取比规范内容更严格的措施（包括计算与
4、构造），并经过规定的审查，只要符合要求，是可以超过抗震规范表 6.1.1 中的高度的。总之，并无“限高”的说法。如果限制高度，只许建多少米，岂不是限制了科技的进步？ 新抗震规范对于板柱 -抗震墙的适用高度，规定得较低，这对于一般的高层建筑，是远远不够用的。是否可以建得更高一些，可以根据从震害分析着手： 美国阿拉斯加四季公寓的倒塌，往往被认为是板柱 -抗震墙性能不好的一个例证。但从林同炎事 务所的分析报告来看，该工程的设计按 100%地震力由核心筒来承担，在承载力方面也是足够的，只因施工单位在钢筋接头上未按规定施工，才造成严重破坏。 阿尔及利亚的倒塌事故，是由于该工程为纯板柱结构（楼板为双向密勒
5、，无梁），层高较高，跨度也较大。此种结构不能抵抗地震是不足为奇的，也不提倡此类结构。 1985 年墨西哥地震，板柱结构遭受破坏，主要由于板柱节点抗冲切能力不足，如果按我国新的抗震规范的要求去设计，再在冲切方法上作改进，并加强抗震墙的构造，这类破坏是可以避免的。 综上所述，板柱结构的破坏主要是： 未布置一定数 量的抗震墙，因而地震作用全由板柱框架承受。由于未布置抗震墙，此种结构的节点刚度又相对较弱，因此侧向位移常较大。由于它延性差，抗弯和变形能力很弱，再加上 P- 效应，在强震时造成严重破坏甚至倒塌是很可能的。 板柱节点处，楼板抗冲切能力差。在柱子周边板内，未设置抗冲切的钢筋，或设置得不恰当，节
6、点处不平衡弯矩对楼板造成的附加剪应力未适当考虑，柱周边板的厚度不够，使抗剪箍筋不易充分发挥作用，或柱子纵筋在节点处滑移。 由于这些原因，在强震时使墙板产生冲切破坏，随之楼板坠落，造成巨大损失。 明白了板柱的破坏原因，采取相应 有效的措施之后，板柱 -抗震墙结构的抗震性能，将能有很大的提高，其设计强度也将提高。顺便指出，抗震规范 6.1.1 条文编制说明内，“框架 -核心筒结构中，带有一部分仅承受竖向荷载的无梁楼板时，不作为板柱 -抗震墙结构”，此种结构可按框架 -核心筒考虑，但应考虑本文“设计建议”中的各条要求。 2板柱 -抗震墙的设计建议 2 1 结构布置 2 1 1 应布置足够数量的抗震墙
7、（包括核心筒），墙的位置宜避免偏心。 2 1 2 在房屋周边，应布置边梁，以形成周边框架。如在周边布置确有困难，则应在其他部位布置一定数量的框架梁，使结构 形成板柱 -框架 -抗震墙的综合体系。此种布置，不属于抗震规范中的板柱 -抗震墙结构。 2 1 3 抗震墙的厚度不应小于 180mm，且不应小于层高的 1/20，底部加强部位的抗震墙厚度不应小于 200mm，且不应小于层高的 1/16（可取层高及无支长度二者中较小值计算）。 2 1 4 单片抗震墙的两端应设置端柱，楼层处应设置暗梁。筒体墙的端部应设置端柱或暗柱，楼层处应设置暗梁。 2 1 5 抗震等级的选用：可比抗震规范表 6.1.1 中之
8、“板柱 -抗震墙结构”一栏所规定者，提高一级，但原为一级者，不必提高（房屋高度不超过抗震规范中 的规定时，抗震等级不必提高）。 2 2 设计计算 2 2 1 抗震墙 （ 核心筒 ） 应承担 结构 的 全部 地震作用 ， 各层 梁柱 框架 应 能 承担 不少于 各层全部 地震作用 的 20%， 也即 ， 墙 与 框架 承担 的 地震 作用 总和 为 120%的 全部 地震作用 。 板柱框架 不考虑 承受 地震作用 ， 但 仍 应 按 抗震 构造 。 2 2 2 当 房屋 高度 超过 抗震 规范 表 6.1.1 之 规定 值 时 ， 其 楼层 的 最大 弹性 层间 位移 角 限值e,应取 为 1/
9、1000。 2 2 3 楼板 在 柱 周边 临界 截面 的 冲切 应力 ， 宜 控制 在 较低 水平 ， 一般 不宜 超过 允许值 0.7ft的 75%。 2 2 4 当 地震作用 能 导致 柱上 板带 的 支座 弯矩 反号 时 ， 应 验算 图中 虚线 截面 的 冲切 承载力 。 2 2 5 板柱结构 在 地震 作用 下 按 等代 框架 分析时 ， 其 等代 梁 的 宽度 采用 ： 框架 方向 跨度 的 3/4 以及 .垂直 于 等代 框架 方向 柱距 的 1/2 两 者 中 的 小 值 。 2 2 6 沿 两个 主轴 方向 通过 柱 截面 的 板底 连续 钢筋 的 总 截面 面积 ， 应
10、符 合 下式 要求 ： AS NG/fy 式中 ， AS 板底 连续 钢筋 总 截面面积 。 可 按 每方向 1/2AS配置 ， 此 钢筋 应 位于柱 截面 范围 内 。 NG 各 层 楼板 传到 柱子 的 轴压力 ， 取 设计值 fy 该 连续 钢筋 的 抗拉强度设计值 。 2 2 7 应 考虑 由于 板柱 节点 处 的 不平衡 弯矩 引起的 附加剪应力 。 2 3 构造 2 3 1 8 度 时 宜 采用 有 托板 的 板柱节点 ， 托板 根部 的 厚度 （ 包括 板厚 ） 不宜小于 柱 纵筋 直径 的 16 倍 。 托板 的 边长 不宜小于 4 倍 板厚 及 截面 相映 边长 之和 。 7
11、 度 时 也 宜 尽可能 设置 托板 。 2 3 2 宜在 柱上板带 中 设置 暗梁 。 暗梁 宽度 可取 柱宽 及 柱 两侧 各 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%（ 此 钢筋 可作 为 柱上 板带 负弯矩 钢筋 的 一部分 ） ， 暗梁 下部钢筋 不宜 少于 上部钢筋的 1/2。 暗梁 箍筋 的 配置 ： 当 计算 不需要 时 ， 箍筋直径 不小于 8mm， 间距 3/4h0,肢距 2h0； 当计算 需要 时 ， 箍筋 直径 按 计算 确定 ， 但 不小于 10mm，间距 0.5h0, 肢距 1.5h0. h0 为 板 截面 有效 高度 （ 不包括 托板 厚度 ） 2 3 3 柱 上板带 支座处 暗梁 的 上部钢筋 ， 至少 1/4 应 在 跨度 方向 通长 。 2 3 4 尽可能 采用 高效能 的 “ 抗剪栓钉 ” ， 以 提高 板柱 结构 的 抗冲切 性能 。 3结论 当设计 及 构造 采取 上述 全 部 建议 后 ， 作者 认为 ， 此类 结构 的 适用 高度 ， 可按 抗震规范 表 6.1.1 中 框架 -抗震墙 结构 取用 。
