刚柔互济的整体预应力板柱建筑 [复制链接]

第5版()
专栏：

刚柔互济的整体预应力板柱建筑
中国建筑第一工程局建筑科学研究所　涂逢祥
在我国建筑百花园中，近来又育成了一棵新花，就是整体预应力板柱建筑。它以崭新的面貌，纷纷展现于北京、成都、唐山、沈阳、重庆等地，为四化建设增光添彩。
这种建筑结构和我们传统的房屋样式相比，有好些不同之处：它没有房梁，内外墙也不传递上部的重力，而依靠钢筋混凝土楼板和柱子承重。施工时，在每个楼层上，将一条条通长的钢丝束安设在相邻预制楼板之间的空槽内，并使它穿过柱子上预留的孔洞。这些钢丝束用千斤顶拉伸后，都锚固在最外一根柱子的外面。这样，绷紧钢丝束的回缩力就将楼板和柱子互相紧紧挤住。然后，在预制楼板之间的空槽内浇注混凝土，把单块预制楼板连结成整层楼板，形成板柱结构。
开始对这种建筑技术进行试验研究的时候，不少人担心：预制楼板并不是架在梁或柱子的上面，而是靠摩擦力夹在柱子之间，这样的结构牢靠吗？楼板本身的重量，加上室内人和物的重量，一个房间大约有十来吨，甚至有数十吨，万一夹不住，楼板顺着柱子往下滑，那还了得！会不会发生这种事情呢？国内外研究机构为此做过许多次荷载试验，即在楼板上堆放为设计要求两三倍甚至更多的重物，并进行观察测定。结果无论是哪一次试验，楼板丝毫没有一点下滑迹象，说明安全储备很高。
其实，这种道理并不难理解，类似的情况许多人是见到过的。例如，制作木制水桶时，只要将外箍砸紧，外箍的回缩力不仅可使桶壁木板互相挤住，还能使桶壁和桶底之间挤得严严实实。当桶中盛水时，由于桶壁和桶底之间存在着比水重大得多的摩擦力，使桶底不致下滑。用钢丝束夹紧的板柱结构能够承重，也是这个道理。
整体预应力板柱建筑的楼板和柱子，预先做好后，运到现场装配，预制装配程度将近90％。过去用混凝土预制构件装配起来的房屋，构件接头处往往是弱点之所在，抵抗强烈地震的性能要差一些；而整体预应力板柱建筑的抗震性能却十分良好。在南斯拉夫班亚卢卡地区建造的这类房屋，1969年就经历过两次浅源八度地震的考验，1981年又受到一次灾难性地震的袭击，结果所有这类房屋的主体结构仍然保持完好，只是非承重的墙体有些轻微的损坏。三次强烈地震的事实，使人们对这种建筑建立了信任。
此外，为了有系统地检验它的抗震性能，我们国内一些单位制作了相当于房屋一半或三分之一大小的模型，利用模型做过多次模拟地震试验，还在已建成的这种房屋上做过多次抗震测试。经过多方面的研究，已经证明，这种结构可以满足地震烈度八度区的抗震设防要求。
为什么这种结构的抗震性能较好呢？这和楼板与柱子接头的构造以及抗震墙都有关系。在平常的日子里，楼板和柱子彼此紧紧夹住，其间的接头非常牢固。但是，一旦强烈地震发生，地震波产生出很大的水平力，摇撼着大地，也摇撼着房屋，此时，这种摩擦接头就不再是那么强硬，而会自动地变得有点“柔性”，就是说，楼板和柱子间的接头处会闪现出细微的裂隙。由于有钢丝束拉结，这种裂隙并不会损及结构。房屋上承受的绝大部分地震力，则通过整体楼板，传递给建筑内上下连通的抗震墙，为抗震墙所吸收，地震一停止，钢丝束内巨大的夹紧力，立即使一度产生的裂隙自动弥合，恢复平常状态。　
　可见，这种刚柔互济、自动调节的接头，加上建筑内的抗震墙， 是对付强烈地震的一种有效方法。
　　这种建筑还有一个显著的优点，就是由于施工时房屋结构形成快，作业面大，因而建造速度比较快。
　　例如，北京有一幢五千八百平方米建筑面积的五层机关办公楼，去年年初才开始设计，经过十多个月的施工，今年1月即已竣工。近来，由于技术日益熟练，管理也有所改进，施工速度还在加快。　
　各种建筑体系都有自己最佳的适用范围。这种建筑由于室内柱子少，又没有梁，内墙可随意设置，房间开阔而敞亮，最适于建造商场、展览馆、科研楼、办公楼、仓库和轻工业厂房等。　　最近，国家科委委托主管建设的部门组织有关专家对这种建筑的成套技术进行了鉴定，获得了专家们的高度评价。可以预期，这一建筑新花将在许多大中城市竞相开放。