黄山学院 建筑工程学院 安徽黄山 245041
摘要：系统阐述了预应力混凝土板柱结构研究现状；在总结国内外已有的理论和和试验研究成果的基础上，提出了改进其结构性能和推广应用需进一步研究发展的问题。
关键词：预应力 ；板柱结构； 装配式 研究现状
引言：
板柱结构由楼板和柱组成承重体系，因不需要设置梁，传力途径简单，布置灵活，降低楼层的层高，管线铺设方便，施工方便；且预应力钢筋的应用可降低结构的自重，增加结构的跨度，能够有效控制楼板的挠度及裂缝，提高结构构件的强度和耐久性，使结构的整体性和抗震性较好。
在社会发展的需要和十三五规划大力推广“绿色建筑”下，研究和开发装配式整体预应力板柱体系（IMS体系）成为发展趋势，其采用普通钢筋混凝土材料，由构件厂预制钢筋混凝土楼板、柱等构件，在施工现场就位后通过预应力钢筋拼装，整体张拉而形成整体预应力钢筋混凝土板柱结构；该体系工业化程度高，能源消耗，原材料消耗，土地资源消耗均较低,有利于实现低碳、绿色、环保、节能的建筑目标。
1. 钢筋混凝土板柱结构研究现状
国外学者 Sami Megally[1]等通过五个板柱节点的试验研究。结果显示：当竖向力非常大时，板柱节点承载很大竖向荷载时，易发生脆性破坏；板柱节点的剪重比很大时，易发生脆性的冲切破坏；因此提出要限制剪重比，或配置抗冲切锚栓可有效防止其刚度退化，提高延性和承载力，从而减少了层间位移角。Gerd Birkle[2]等九个板柱节点的抗冲切性能进行了研究，提出板柱节点的抗冲切强度与板厚有反比例关系，并且给出了剪应力计算公式。
国内学者南京航空航天大学吴强[3]等通过对五个板柱节点进行试验研究，结果表明：在竖向荷载和水平荷载同时作用于板柱中节点和只承受水平荷载的板柱中节点的破坏形态相同；提出板柱节点的抗震性能与节点刚度和延性关系。
综上所述板柱节点刚度较小，在竖向荷载和水平荷载作用下受力复杂，且传递不平衡弯矩，在较大地震时易发生脆性破坏，因此应采取设置抗冲切钢筋等措施。
2.预应力板柱结构研究现状
加拿大学者Kang[4]等通过对比振动台试验，提出板一柱连接处配置了抗剪钢筋的结构模型的极限承载能力要高于只配置普通钢筋的结构模型。
同济大学杨震[5]等通过对普通混凝土和无粘结额预应力混凝土板一柱节点在竖向荷载和低周交变水平荷载共同作用下的对比试验，结果表明：:无粘结预应力混凝土节点的刚度、承载力均有提高，延性，变形能力与耗能能力有所下降，同时而承载力退化与刚度退化较小。
福州大学房贞政[6]等通过对9柱4板的无粘结预应力板模型的竖向加载试验，探讨了无粘结预应力板的破坏机理和预应力筋布置形式的优劣。
哈尔滨工业大学郑文忠[7]等通过对不同预应力筋布置形式的双向板试验现象进行讨论分析，且对板进行塑性分析。
王四江[8]等通过对施加预应力钢筋板柱节点和普通钢筋板柱节点的数值模拟和试验对比研究，施加预应力钢筋板柱节点和普通钢筋板柱节点在竖向反复荷载作用下的滞回曲线。结果表明：加设预应力钢索后提高了结构的滞回耗能能力、抗震性能和节点刚度。
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邹磊[9]等运用结构有限元软件SAP2000，采用弹性反应谱法、pushover能力谱法以及弹塑性时程分析法对预应力混凝土板一柱结构、普通混凝土板一柱结构以及普通混凝土框架结构等进行对比研究与分析。结果表明：控制预应力混凝土板一柱结构板厚因素是裂缝与挠度；施加预应力主要提高结构抵抗竖向荷载的能力；比框架结构更能符合“强柱弱梁”的理念。而其结构形成的塑性铰发展程度要小于框架结构。
3.装配式整体预应力板柱结构研究现状
法国于1978年由构件建筑协会((ACC)制定出尺寸协调规则，形成了ETOLIF体系”。
中建一局科研院等三十多个科研、设计、施工单位对工MS体系进行了系统的研究和开发，1993年颁布了《整体预应力装配式板柱建筑技术规程》(CECS52:93) 。
彭威华[10]等对一两层的整体预应力装配式板柱建筑进行了静力弹塑性分析，提出在水平荷载作用下结构为弱柱强梁型，底层柱根首先出现塑性铰此，处为其薄弱部位，设计中应加强度柱根处的配筋。
郭兆军[11]等利用分析软件SATWE对装配式整体预应力阪柱结构住宅建筑进行理论分析：提出了预制空心楼盖按各向同性连续板进行建模时的等代刚度和等代质量的计算方法；
以单位建筑面积的结构混凝土用量作为经济指标，计算分析其建筑合理高度和合理跨度。
4.结论
总结国内外研究现状预应力板柱结构存在有待进一步研究的的两个问题：
1)无粘结与有粘结预应力混凝土板柱结构进行理论研究，低周反复荷载作用下试验、拟动力试验，研究其承载能力、动力特性、滞回性能、截面延性及耗能能力等抗震性能.
2)究发拼装板柱节点的连接形式，制作简便、施工高效，提高节点的抗震性能。
参考文献：
[1]Sami Megally, Amin Ghali. Seismic Behavior of Edge Column-Slab Connections
with Stud Shear Reinforcement [J]. ACI Structural Journa1,2000,97(1):53～60.
[2]Gerd Birkle, Walter H.Dilger. Influence of Slab ThickNess on Punching Shear Strength [J].ACI Structural Journa1,2008,105(2):180～187.
[3]吴强.水平荷载作用下板柱结构的理论分析和试验研究[[D].东南大学，2006.
[4]T.H.K.Kang, J.W.Wallace. Shake Table Tests and Analytical Studies of Reinforced and Post-Tensioned Concrete Flat Plate Frames.13th World Conference on Earthquake Engineering. Canada, 2004: 350～361
[5]杨震.预应力钢筋混凝土板柱节点抗震性能研究[D]:[硕士学位论文].上海同济大学，1999
[6]房贞政.预应力结构理论与应用[M].中国建筑工业出版社，2005
[7]郑文忠.单向布置并张拉预应力筋双向板的设计方法[J].江苏大学学报，2008.11
[8]王四江.无粘结预应力板一柱结构抗震性能研究[D]:[硕士学位论文].西南交通大学，2012
[9]邹磊.无粘结预应力板一柱结构抗震性能研究[D]:[硕士学位论文].吉林大学，2013
[10]彭威华.装配式整体预应力板柱结构楼板的简化计算[J].建筑与结构设计，2008.9.32～34
[11]郭兆军.装配式整体预应力板柱结构住宅建筑合理高度和跨度分析[D]:[硕士学位论文].上海同济大学，2007
论文作者:王小莉,丁小英
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/15
标签：预应力论文; 结构论文; 节点论文; 荷载论文; 混凝土论文; 刚度论文; 钢筋论文; 《防护工程》2017年第24期论文;