现浇混凝土空心楼盖高层建筑的抗震性能分析

史翔

摘要：最近正在研究一种新型的现浇混凝土空心楼盖，以及其优异的抗震性能和其他要求。目前对这种新型楼板抗震性能的研究还不完善，本文为现浇混凝土空心楼盖为目标，分析了空心楼盖高层建筑的抗震性能，最后总结了空心楼盖结构的应力特征和抗震保护的主要方法，提出了相关的抗震措施，除了一些空心楼盖外，以相关规范和图谱依据，制定关于结构的抗震措施，提高建筑物的抗震性能。

Abstract： A new type of cast-in-place concrete hollow floor is being studied recently， along with its excellent seismic performance and other requirements. At present， the research on the seismic performance of this new type of slab is still not perfect. This paper aims at the cast-in-place concrete hollow floor， analyzes the seismic performance of the high-rise building with hollow floor， summarizes the stress characteristics and seismic protection method of the hollow floor structure， and proposes related seismic measures. In addition to some hollow floor coverings， based on relevant specifications and maps， the seismic measures on the structure are developed to improve the seismic performance of buildings.

關键词：空心楼盖;高层建筑;抗震性能分析

Key words： hollow floor;high-rise building;seismic performance analysis

中图分类号：TU973+.13                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）15-0063-04

0  引言

自新世纪以来，经济持续快速发展，土地有限和价格上涨导致了高楼和摩天大楼的出现。现浇混凝土空心楼盖结构可满足传统建筑结构的要求，满足业主对大型开放空间、大跨度的需求，也能满足高层建筑灵活应用空间的要求，因此其具有良好的经济效益和社会利益。为了减少地震造成的破坏，有必要分析这种新型建筑物的抗震性能。因此本文将研究和分析高层现浇混凝土空心楼盖结构的抗震性能。

1  工程概况

本工程位于山东鲁南，当地最高楼，总建筑面积达到6公顷，总共有二十六层。主体结构采用框架结构，效果图和平面图如图1、图2所示。

2  有限元建模分析

本文对该建筑进行有限元分析，本工程地上二十五层，总高度九十四米，底部为办公楼，顶层是机房，所以整体结构为框架核心筒。最大跨度为9m，不需要采用预应力技术。本文采用Strart7.0进行建模分析，模型如图3所示。

2.1 反应谱分析

空心楼盖结构存在空心内膜，所以楼板的刚度不均匀，降低了整体的协调能力。另外，空心板按照比例折算成整板和直接按照空心楼盖结构进行计算，之间的误差无法准确衡量，所以，必须采用阵型分解反应谱法进行分析结构的抗震性能。

采用以上模型，并设置三种不同参数进行分析，第一种就是空心楼盖模型，第二种是板柱模型，第三种是普通楼盖模型，下面对比较结果进行分析。

2.1.1 侧移曲线对比分析

顶层最大侧位移如表1，S1、S2、S3分别是三种模型计算下的顶层位移。

分析表1所示，在结构尺寸、层高一样的情况下，空心楼盖的顶层侧移最小，普通楼盖的位移最大，可想而知，空心楼盖的刚度大，位移小，效果很明显，所以采用空心楼盖有助于结构安全稳定。

2.1.2 层间位移、位移角结果比较

用有限元分析法计算三种模型下的层间位移和位移角的计算结果，如表2所示。空心楼盖位移角和层间位移都是最小的，普通楼盖虽然位移角相差不大，但是层间位移比空心楼盖大50%，说明结构不够稳定，刚度不够，空心楼盖相对就比较稳定。

2.1.3 自振周期的结果对比

三种模型下的计算结果如表3所示。三种结构形式均符合规范要求，前两个阵型都是平动，第三个阵型是转动。对于空心楼盖，平动转动分量之和为4%，而普通楼盖转动分量为10%，刚好过了规范的零界点，说明转动分量在普通楼盖中表现明显，反而对结构的抗震不利，相反，空心楼盖对结构的抗震性能有明显的优势，阵型符合规范要求，周期稳定。

2.2 现浇混凝土空心楼盖结构的时程分析

在地震的影响下，空心楼盖结构的机械性能比板柱结构和普通地板结构更复杂，因为由于中央中空内模的存在，不考虑地板刚度不匹配。振动模式分解反应谱法无法给出这些问题的完整解决方案，也会错误地判断结构的脆弱部分，但是时程分析方法可以很好地解决上述问题。

采用以上模型，并設置三种不同参数进行分析，第一种就是空心楼盖模型，第二种是板柱模型，第三种是普通楼盖模型，下面对比较结果进行分析。

2.2.1 多遇地震时程分析

采用Strart有限元分析软件对其进行多遇地震下的时程分析，计算结果如表4所示。以最大位移角为指标，分析四种不同地震作用下的结构位移，结果显示空心楼盖位移为1/1925，很明显大于普通楼盖结构和板柱结构，说明空心楼盖在多遇地震作用的结构抗震性能更优。

2.2.2 罕遇地震时程分析

采用Strart有限元分析软件对其进行罕遇地震下的时程分析，计算结果如图4所示。计算在El-centro波坐下的三种计算模型下的楼层剪力，空心楼盖楼层剪力均大于普通楼盖和板柱结构。

3  空心楼盖结构的抗震性能设计分析

在靠近柱和暗梁的某些区域中，该区域中的地板需要具有框架梁的力特性并且与框架梁的力相匹配，因为中空地板结构的地板本身成为框架梁的一部分，它足够刚性以传递水平地面运动，并在抵抗地震中发挥有用的作用。此外，柱和柱形成通过暗梁和现浇空心板加固的扁平框架梁，并具有足够的刚度以传递水平地震活动性。因此，抗震加固的关键在于板柱节点的延性设计，改善了结构的抗震性能，以确保水平地面运动的可靠传输。

3.1 结构性能目标的确定

根据山东鲁南茶博园综合体的实际结构，该项目为现浇混凝土空心楼板的高层结构，需要对场地进行特殊的抗震分析，并对主要部分进行必要的抗震加固措施。结构的抗震性能设定为D级，考虑了各种因素，如抗震加固类别，加固强度，场地条件，结构特性，结构，地震后损失和易于修复。结构在中等地震下具有第三抗震性能等级，结构将受到轻微到中等的破坏。4抗震性能水平接近严重损坏。

3.2 针对空心楼盖结构采取的抗震措施

3.2.1 控制板厚度

现浇空心板是空心楼板结构的主要组成部分，控制板坯厚度直接影响板坯的承载力和结构的横向刚度。理论上，板坯的厚度，支撑权力和结构的另一面。虽然刚性得到改善，但刚度越大，对地震的影响越大。如果内模是芯，则地板厚度小于180毫米，而不是顶部厚度。板底部的厚度必须至少为40毫米;如果内模是一个盒子，地板的厚度至少为250毫米，板顶部的厚度和底板的厚度至少为50毫米。它小于盒子底部长度的1/150。

3.2.2 限制肋宽

通过在现浇混凝土空心楼板上沿力的方向设置肋条，可以提高结构的稳定性和刚性，并且可以提高结构的抗震性。肋的宽度应为填料高度的1/8至1/3，并应满足下列要求。当内模为芯时，芯的宽度与芯的外径之比应为0.2或更大。如果内部类型是盒子，则盒子宽度和盒子高度之间的肋宽度比率应至少为0.25，钢筋混凝土地板和预应力混凝土地板的肋宽度应至少为70mm它必须小于80mm。

3.2.3 设置暗梁

由于暗梁和现浇空心板形成加强的扁平框架梁，它们具有足够的刚度来传递水平地震动并提高结构的抗震性能，因此空心楼板结构是垂直和水平的必须是沿着柱轴安装在板上。暗光束尺寸要求如下：暗光束的宽度应该是行的宽度和两侧厚度的1.5倍的总和，暗梁的高度通常与空心板的厚度是相同的。

3.2.4 增加箍筋的数量

通过增加柱末端弯矩大的区域中的箍筋数量，改善了该区域中板材的延展性，提高了结构的抗震性能以及结构的延展性和高度。弯曲过程中部件的混凝土受压区域改进，与部件结构中的钢筋数量相似，部件的延展性可以增强结构抗变形性和吸收地震的能力。厚帽区域中混凝土的厚度可以减少最大弯矩处的增强件数量，并增加结构的延展性，以实现结构承受大地震的能力。

图5是在板柱连接处的柱帽（柱支架）的钢结构图，其通过增加箍筋的数量和弯曲钢筋来抵抗。

4  结论

与传统的地板结构相比，现浇混凝土空心楼盖结构具有重量轻、宽跨度、无悬伸梁（平顶面，便于房间划分）、间隙高、成本降低等优点。可以弥补传统地板结构的缺点，使总体成本降低，从而可以建成更大的应用空间。最近正在研究一种新型的现浇混凝土空心楼盖，以及优异的抗震性能和其他要求。本文为现浇混凝土空心楼盖为目标，分析了高层建筑的抗震性能，最后总结了空心楼盖结构的应力特征和抗震加固的主要部分，提出了相关的抗震措施，供相关工作者参考，提高现浇混凝土空心楼盖高层建筑的抗震性能。

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