浅析建筑板柱结构体系结构设计

浅析建筑板柱结构体系结构设计

1. 徐勤波 2.阮文杰 3.吴琼

武汉袁培煌建筑设计事务所 湖北 430000

摘要：建筑结构中的板柱结构设计在现代建筑结构中得到了广泛的应用，它具有施工简单、结构高度小、造价低等优点，为现代建筑的发展做出了一定的贡献。本文详细分析了建筑板柱结构体系结构设计。

关键词：建筑；板柱结构；设计

随着我国社会经济的发展，人们对建筑设计的要求越来越高，这也给建筑设计带来了新的变革。在我国建筑建设的发展中，整个建筑结构越来越向高层、多层建筑结构发展，因此板柱结构体系在建筑设计中也得到了广泛的应用。

一、板柱体系的设计

1、板柱结构的定义。板柱结构的建筑由楼(屋面)板、柱等构件组成，承受垂直及水平荷载的空间结构体系。板柱结构除具有框架结构优点外，还有结构高度小、顶棚平整、采光、通风及卫生条件好、模板及施工简单等优点，采用升板法施工可节约大量模板。板柱结构常用于医药、食品、冷库、市场及医院等建筑，预应力板柱体系常用于住宅建筑中。

2、板柱结构体系计算原理。在设计整个板柱结构前，应先针对建筑工程实际情况，对板柱整体结构进行必要的计算，同时整个计算过程也应用到等代框架法。即在用建筑设计软件PMCAD建模时，可把楼板看成是宽扁的框架梁，从而能在SATWE软件中对其进行全过程解析，并通过软件计算整个板柱结构在水平载荷影响下所产生的内力值。在此过程中，若仅仅使用楼板模型运算，会把整个板带分成柱上板带和跨中板带两方面进行后续计算，继而应用有限元法来计算每个部分竖向荷载相应的内力值。在后续计算板柱结构配筋计算时，应将水平和竖向荷载进行科学合理的组合，然后根据此宽扁梁的计算流程进行相应的配筋工作。

3、等代梁宽度的取值。依据《钢筋混凝土升板技术规范》规定：在建筑板柱结构设计时，可按等代框架来计算内力和位移。并在侧向力作用下，可沿着该方向进行代框架梁的宽度计算，应取下列公式计算结果的较小值。

=

式中：by为等代框架梁的计算宽度；lx、ly为两个方向的跨度，即柱距；bce为柱帽的有效宽度。

在运用PMCAD软件进行建筑板柱建模时，其等代梁的宽度可按《升板规范》要求取值。同时也可按以下办法来取值：等代梁两侧各取相邻房间跨度的1/4相加；当等代梁两端房间不等跨时，等代梁需按偏心布置。这既可避免房间不等跨时宽度不好确定的问题，又可使按房间1/4跨度划分出来的等代梁自重正好等于整个楼板的自重。

3、板柱结构的破坏

1)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，因此侧向位移较大。因其延性差，抗弯和变形能力弱，再加上P-⊿效应，很可能在强震时造成严重破坏甚至倒塌。

2)在板柱节点处，楼板抗冲切能力差。在柱子周边板内未设置抗冲切的钢筋，或设置不恰当，节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，在采取相应措施后，板柱-抗震墙结构的抗震性能有很大提高，其设计强度也将提高。

需注意的是，“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。

二、SLAB程度关于柱上板带宽度的取值

1、按PM中输入的等代梁宽度与位置划分板带。若在应用建筑设计软件PMCAD时输入了等代框架梁，则应尽量选择此项，其原因是等代框架梁的目的就是计算水平载荷给板带来的内力。若选择了此项，程序就能自动把等代梁范围内的各个楼板，在竖向荷载影响下对其内力进行积分计算，从而得到各个界面的弯矩M2。然后把M2和相同界面水平荷载作用下产生的弯矩M1进行科学的组合，继而得到配筋面积。所以，此方法主要应用在水平载荷的计算方面。

2、按升板规范自动划分板带。在使用建筑设计软件PMCAD计算板柱结构时，若输入等代梁而仅仅输入了虚梁，则应尽量选择此项，其原因是无等代梁，整个程序就不会进行水平载荷内力的计算。在这之中，若利用SLABCAD软件进行精细计算时，应重视竖向载荷引起内力的计算。此种方法主要是应用在无需考虑地震的地下车库等建筑。

3、板柱-抗震墙的设计建议。在建筑板柱结构设计时，应布置必要的抗震墙，并且墙的位置应避免出现偏心。在建筑周边，应布置相应边梁，从而形成周边框架的结构模式。在这之中，若因特殊条件影响不能在周边布置边梁，需在其他部位布置相应的框架梁，从而形成板柱-框架-抗震墙的综合体系。

三、建筑板柱结构具体设计流程

在建筑板柱结构设计中，要先做好楼板结构的整体三维计算工作。通过SATWE软件，对板柱结构进行调整。

其中，在应用SATWE软件时，可考虑楼板结构的弹性变形功能，计算出楼板单元高度与变形值。与其他软件相比，SATWE软件还具有真实计算楼板平面及楼板外高度的功能，可省去楼板结构简化为双向等框架梁体系，直接对楼板结构进行三维分析计算，从根本上提升楼板结构设计质量与效率。

SATWE软件可辅助弹性楼板划分工作，自动去除虚梁，保障实际设计效率。在建立板柱结构模型后，可利用SATWE软件对板柱结构进行三维分析，选择适宜的刚算法计算。

第1步选取生成楼板有限元分析数据，对板柱结构计算条件与参数的计算结果进行修正处理。为从根本上保障板柱设计质量，还可输入楼板洞口及柱帽等特殊构件数据，对楼板不同结构厚度值进行计算。

第2步输入楼板支座沉降及约束数据补充，通过有限元分析和计算菜单对梁板结构进行设计计算。楼板结构计算内容包括内力、位移、配筋计算及冲切验算参数。

第3步对板柱结构进行类似处理计算。当前，建筑结构常见厚板转换层的计算也可借助此转化方式。注意要像板柱结构一样输入虚梁数值，对层高输入值进行计算。

四、建筑板柱结构设计的质量控制

1、做好各施工专业协调工作。结合板柱结构特征，建立起可行的协调组织机制，保障工程各子系统间的信息及物质高效交换，更好处理个人与组织间的关系，使施工资源与技术供求工作紧密结合。要求设计部门应与施工部门、勘察部门进行密切沟通，及时发现并处理施工期间遇到的各种问题，对设计方案进行不断优化及改正。具体来说，细致分析板柱结构施工流程，对板柱结构进行适宜的加固及保留，增加施工效率。

2、加强图纸绘制管理力度。为从根源处控制板柱结构设计管理水平，增强工程综合效益，应加强工程前期准备工作监管力度，推动图纸会审活动，要求图纸质量不合格时不可开展施工工作。同时，实施连带责任制，对图纸错误、关键参数数值缺失等问题进行追责，从根本上提升各部门图纸会审责任心，确保工程设计图纸内容能与实际施工要求相符，对工程施工开展环节进行指导。

3、制定完善的质量管理责任机制。为进一步提升板柱结构应用效果，确保工程总体质量符合工程实际施工要求，需建立起更加科学完善的工程责任制，在原有基础上对工程设计管理机制与管理架构进行不断优化，针对工程关键设计环节制定出专项施工质量管理机制，从而编制出更加科学的施工方案。细致分析板柱结构设计中可能存在的质量问题，明确工程质量管理重点，对工程各设计环节质量进行全面管控。认真审查工程设计人员的专业水平及职业素养，要求设计团队具有较高的自学意识，积累丰富的设计管理经验，选用更加适当的方式提升工程整体管控水平。

参考文献：

[1]李治学.建筑板柱结构体系结构设计探究[J].城市建设理论研究,2015(09).

[2]冯骥.建筑板柱结构体系结构设计探究[J].城市建设理论研究,2015(12).

[3]向明景.浅议建筑板柱结构体系结构设计[J].城市建筑,2016(16).