八度抗震区空心楼盖的应用

　　摘要：随着社会的发展与进步，重视空心楼盖设计探讨具有重要的意义。本文主要介绍八度抗震区空心楼盖的应用的有关内容。

　　关键词： 八度, 抗震,空心,楼盖,无梁,应用

　　引言

　　根据《建筑抗震设计规范》的规定，无梁楼盖的板柱体系仅适用于非抗震设计的多层建筑，非抗震设计的高层建筑以及抗震设防烈度不超过8度的建筑应采用板柱.剪力墙结构。建筑设计中，特别是多层建筑设计常常遇到层高较低或设备管线等穿梁困难等情况，需采用无梁楼盖，用实心板做成的板柱体系设计复杂，建筑物自重大，且需要布置抗震墙，工程造价明显提高。利用现浇空心板做无梁楼盖既减小了建筑自重，简化了设计、降低造价又能保持建筑良好的抗震性能。

　　1、无梁空心板的尺寸特点

　　1.1尺寸的取法：无梁板板厚基本上都是由冲切决定，无梁实心板的特点是把板做薄，再做大柱帽，这样在冲切满足要求的情况下，可以减少自重和减少构造钢筋量。而无梁空心板因空心的缘故，增加5cm的板厚，其砼用量才增加2~3cm，而钢筋可以减少的更多，因此增加板厚会带来一定的经济效益，因此在建筑允许下可以做厚一些，再把柱帽做小一些，一些对室内景观要求高的，可以不做柱帽。文献【1】第6.1.2条对无梁板板厚仅简单要求有柱帽时跨高比不大于35，无柱帽时跨高比不大于30;这是对一般荷载的情况，对于有较重荷载的情况如覆土的地下室顶板，人防顶板，跨高比常常在20以下。

　　1.2空腔的布置：在某板厚下，空腔布置面积越大空心板的自重越轻。

　　2结构体系分析

　　8度抗震区空心板无梁楼盖是将框架梁梁高取跨度的1/18～1/25，宽度取柱宽，或柱宽的2倍以内，板与梁同高或梁高大于板厚50 mm～200 mm。梁钢筋全部或75%钢筋集中布置在柱宽范围内。这样，框架梁变成了宽扁梁，梁高降低了一半以上，框架宽扁梁较普通框架梁刚度降低了约50%巧5%。大量工程实例与分析表明，这种做法更容易形成强柱弱梁的抗震体系，对于框架宽扁梁来讲更容易实现强剪弱弯的概念设计要求。台湾921集集地震、331花莲地震、日本阪神地震、美国阿拉斯加地震震害调查发现，整浇钢筋混凝土多、高层建筑结构在大震作用下受损乃至倒塌的主要表现是柱、墙的脆性剪切破坏或压屈破坏，严重者裂缝一贯穿;墙柱折断、压屈、房屋倒塌，而与引同时，整浇钢筋混凝土楼盖的框架梁未见正截面裂缝，钢筋屈服，未形成塑性铰，仅有未设置箍筋或箍筋极少的个别连梁及梁柱节点出现脆性剪切斜裂缝破坏。这些震害的普遍现象是，倒塌破坏的结构竖向构件(柱、墙)是从地震前弹性阶段开始，几乎都未经过框架梁、连梁屈服延性耗能的弹塑性阶段，就较快地进入脆性破坏阶段，这是建筑结构在地震作用下响应的最客观反应。有关资料表明造成这些震害的原因是整浇混凝土楼盖巨大的“卸荷”、“增强”效应。卸荷效应是指由于整浇钢筋混凝土楼板面内外刚度的客观存在，在重力荷载作用下，与楼板连接的楼盖梁、框架梁等水平构件支座弯矩较杆系模型计算结果有大幅下降(楼盖下降50%左右，框架梁下降30%左右)，使按杆系模型设计的框架梁支座受弯承载能力有较大的储备。增强效应是指由于钢筋混凝土楼板面内外承载能力的客观存在，在地震作用下，楼盖的框架梁、连梁等水平构件与相连楼板共同提供的实际承载接力比接杆系模型设计的框架梁、连梁支座受弯承载能力有较大提高。因此，大地震发生时，水平构件框架梁，走梁连同整浇楼板不易首先屈服，出现塑性铰。相对而言，竖向构件剪力墙、框架柱“无依无靠”相对薄弱，实际形成“强楼盖弱墙柱结构”，迫使相对薄弱的柱容易受到破坏。

　　目前世界各国大多采用基本烈度配合延性指标进结构抗震设计，中国采用比基本烈度降低1.5度配合概念延性构造要求进行抗震设计，但均未计及整浇楼板的巨大卸荷，增强效应。大地震发生时，结构延性耗能机制很难实现，整体结构尚未经历连梁、框架梁屈服弹塑性耗能阶段，竖向构件即率先受到冲击，其中受力不利的竖向构件的极限承载能力不足，率先受到破坏，当其延性构造不足时，则进一步引起脆性剪切，压屈破坏，严重者引起房屋倒塌。针对震害原因，一方面加强柱的承载能力及延性，另一方面减弱水平构件框架梁、连梁的刚度实现塑性铰耗能、减弱地震作用，并且满足水平构件强剪弱弯的延性要求，避免脆性剪切破坏，框架宽扁梁能够很好的满足这些要求。

　　3.结构计算方法

　　目前能够精确计算空心板无梁楼盖的方法是有限元法，如一些通用有限元分析软件如SAP、ANSYS、ADINA，STRAT等，对广大工程设计人员来讲，STRAT软件是最容易掌握的，建模快，可供选择的计算方法多，计算结果直观明了，在这里不做详细论述。大多数设计院结构计算软件如PKPM，广厦结构SSW等不能够直接计算空心板无梁楼盖结构。用这些结构软件计算时需采用等代梁法模拟计算，采用等代梁法精度较差，但偏于保守，能够应用于工程设计中。等代梁法先确定框架宽扁梁宽度，再将宽扁梁间的空心板按两方向刚度折减速或等厚度的实心板，根据结构软件的计算能力，把换算后的实心板分成3～5个等宽的梁，如此，两个方向的梁与框架宽扁梁一起组成了井字梁格结构计算模型。该模型考虑了楼盖的“卸荷”、“增强”效应。框架宽扁梁配筋直接采用所计算出的配筋值，纵筋尽量集中配置在柱宽范围内，且不能少于总配筋量的75%，当有纵筋配置在柱宽范围外时，应按《建筑抗震设计规范》(GB5001 1-2001)D.2条验算柱宽以外的节点核芯区受剪承载力，框架宽扁梁之间的等代梁配筋则均匀分布于空心板中。如附图1所示某12m跨超市配筋结果，附图2示空心板配筋，附图3示空心管布置图，梁高和空心板厚度均为O.5m。目前规范没有对框架宽扁梁构造做出详细规定，笔者根据多年工程经验设计分析总结了其配筋构造示意图见附图4。

　　4、构造

　　4.1无梁空心板板厚，荷载较小时取板计算跨度的1/30~1/35，荷载较大时可取到板计算跨度的1/25左右，重型荷载(包括人防)时可取到计算跨度的1/20以内。当多层跨度又不太大时可取厚点，减少配筋，当高层或者跨度很大时可考虑取薄点减少自重。当用筒芯时顺向肋宽可按文献【1】第6.1.3，且横向肋宽宜不小于100mm，荷载较大时横向肋宽可考虑至200mm宽，具体可考虑筒芯布置。当用矩形内置模时，肋宽不宜小于100mm，当矩形空腔尺寸较大时可考虑150mm或者200mm。内置模空心板的上下翼缘高度应考虑板内管线走法，吊挂膨胀螺栓等因素，可参考文献【1】6.1节构造要求不应小于50mm，笔者建议不小于55mm，跨度或者荷载较大时可考虑到60mm或者更大。

　　4.2抗震时应设置暗梁，按文献【4】，暗梁宽度不大于柱宽以及每边1.5*hs，当有充分的抗冲切验算时可不比遵守文献【1】第6.3.1.1条。且暗梁的配筋应满足文献【4】第6.6.7条至第6.6.9条。当8度区时必须设置柱帽，且应满足文献【4】第6.6.3条要求。其余按文献【4】有关条文执行。对于高层无梁板，还应满足文献【5】第8.2.3条、8.2.4条要求，但对于第8.2.4条无柱帽的暗梁筋要求笔者建议案文献【1】第6.3.5条取。对于有柱帽的情况，还是宜设置暗梁，但顶部通长筋可不按文献【5】和文献【1】的要求取。

　　4.3空心板板厚通常都不小于250mm，因此可在板顶跨中受压区设置构造钢筋，建议不小于按折算板厚计算配筋率的0.15%。钢筋间距宜和肋间距的模数相应。

　　4.4对于板带纵筋的要求，宜按通长筋加附加筋的形式，附加筋长度可取计算跨度的一半，但在柱上板带，附加筋伸出柱帽边的长度不宜小于1000mm。当不以通长筋加附加筋这种配筋方式时，可参考文献【1】第6.3.3条执行。

　　4.5空心板如果满足抗剪不需设置箍筋就别设置箍筋，但有下列情况时应适当配置箍筋：

　　1)、当板厚大于350mm时

　　2)、当荷载较重时，比如覆土或者走消防车

　　3)、肋较小，安装固定方案不牢靠，在泵送砼的推力下可能发生侧移时

　　4)、筒芯的端肋150mm以内即使抗剪无需受力箍筋，也应配置一定箍筋，对抵抗筒芯滑移有利。

　　4.6对于地下室结构，在边界外墙处宜适当加密垂直外墙的钢筋，如350的板，12@200的通长筋时，可补加8@400~8@200的附加短筋。

　　4.7无梁板的抗裂：对于大面积的无缝地下室，笔者认为最好的抗裂措施是合理的后浇带设置，当后浇带间距在40m以内，后浇带板筋100%断开搭接时抗裂效果最好，不建议60m设后浇带中间膨胀带的做法，膨胀带需要的养护要求较高，养护不慎时收缩更大。配筋方面宜适当增加通长筋的配筋率，在靠近较长的地下室外墙边1~2m范围内的板顶可增加一定数量的平行外墙的钢筋;对于大柱网地下室与塔楼相接的复杂的地方，宜采用正交方式加强构造配筋，原则上是小钢筋小间距为好;对于较大面积的建筑可在建筑四角的板顶配置正交的加强钢筋。

　　结束语

　　空心板无梁楼盖在结构工程设计解决了很多工程难题，具有广泛的应用前景，其抗震性能的研究已取得突破性进展，为八度抗震区提供了新的设计思路。这种结构的灵活运用可以取得很好经济效益。

　　参考文献

　　1、现浇混凝土空心楼盖结构技术规程 CECS 175：2004

　　2、混凝土结构设计规范 GB50010-2002

　　3、2003全国民用建筑工程设计技术措施-防空地下室

　　4、建筑结构抗震规范 GB50011-2001

　　5、高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2002

《八度抗震区空心楼盖的应用》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 八度抗震区空心楼盖的应用

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-21148