底部框架-抗震墻砌體房屋的震害及設計對策

陳桂萍

（貴州省建材科研設計院有限責任公司 貴州 貴陽 550000）

底部框架-抗震墻砌體房屋的震害及設計對策

陳桂萍

（貴州省建材科研設計院有限責任公司 貴州 貴陽 550000）

本文主要介紹底部框架-抗震墻砌體房屋在地震作用下的震害及設計對策。

底部框架-抗震墻砌體房屋；震害分析；設計對策

1　底部框架-抗震墻砌體房屋的特點

底部框架-抗震墻砌體房屋是多層砌體房屋的一種特殊形式，由框架-抗震墻結構和上部砌體結構組成。這種結構形式較多地出現(xiàn)在我國的城市建設中，由于使用功能的需要，臨街的建筑在底部設置商鋪、餐廳、車庫等，而上部為住宅、辦公室等。此類結構形式能較好地滿足使用功能的要求，是城市舊城改造和避免商業(yè)過分集中的較好形式，且具有比多層鋼筋混凝土房屋造價低和施工速度快的優(yōu)勢，因此在中小型城鎮(zhèn)的臨街建筑中被廣泛采用。

底部框架-抗震墻砌體房屋從材料上來看，結構下部為混凝土框架-抗震墻結構，上部為磚砌體結構，屬上下兩種不同材料不同性質的混合式結構。從質量分布上來看屬上重下輕的結構，從剛度來看，屬上剛下柔結構。

2　底部框架-抗震墻砌體房屋的震害

底部框架-抗震墻砌體房屋下部由于開間尺寸不大，橫墻相對較多，普遍存在橫墻抗側剛度大，縱墻抗側剛度相對較小的現(xiàn)象，同時由于內縱墻比較少，這就造成縱向剛度中心與質量中心的較大偏移，結構扭轉效應增大。上部磚墻抗側剛度較大，但其抗剪能力過低，延性差，為脆性破壞。上部作為兩種材料和兩種結構體系的過渡層，受力復雜，為相對薄弱層。由于該類房屋上、下采用了不同材料和結構形式組成的復合結構，因此抗震性能較差。在歷次的地震震害中，震害都較為嚴重的。底部框架-抗震墻砌體房屋震害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）結構薄弱部位可能出現(xiàn)在底部，也可能出現(xiàn)在過渡層。當薄弱部位在底部時，雖然抗震墻和框架梁柱節(jié)點、填充墻破壞嚴重，但不至于出現(xiàn)底部整體倒塌情況；當薄弱部位在過渡層時，該層破壞集中現(xiàn)象較為明顯，而底部破壞較輕。當過渡層破壞嚴重時，該層出現(xiàn)整體垮塌現(xiàn)象，過渡層及以上該層砌體部分全部倒塌，僅剩底部。

（2）當房屋底部框架-抗震墻部分和上部墻體部分抗震性能設置合理時，結構上、下部分較為均勻，無論結構薄弱部位在底部或過渡層，房屋震損部位都較為分散均勻。

3　在5.12汶川大地震震害調查中，底部框架-抗震墻砌體房屋遭到較大的破壞

房屋各部分的震害特點如下：

3.1底部框架-抗震墻部分

3.1.1底部抗震墻

在地震作用下，由于其他側向剛度較大，故抗震墻將放大底部大部分地震作用，在地震中受損現(xiàn)象明顯。一般鋼筋混凝土抗震墻受損情況相對較低，而磚砌抗震墻，由于一延性比鋼筋混凝土差，受損情況相對較重。部分房屋由于底層空間需要，在臨街一側未設置抗震墻，導致房屋底部背街一側破壞嚴重。

3.1.2底部框架

底部框架的震害主要集中在梁柱節(jié)點處，其中柱的震害大于梁，柱頂震害大于柱底，角柱震害大于內柱和中柱。

3.1.3底部框架填充墻

底部框架中填充墻的破壞應引起重視。當?shù)撞靠蚣茉诘卣鹆ψ饔孟戮哂休^大變形時，首先造成的破壞時填充墻。填充墻在其平面內的破壞表現(xiàn)為斜裂縫或交叉裂縫；當填充墻與框架拉結措施不足或在烈度較高地區(qū)，還會出現(xiàn)平面外的破壞，表現(xiàn)為局部或整體傾倒。

3.2砌體部分

上部砌體房屋具有較大的抗側力剛度和一定的承載能力，但耗能和變形能力相對較差。越靠近底部的砌體墻體所需承受的地震剪力越大，故底部框架層上方的過渡樓層墻體比較容易在地震中發(fā)生剪切破壞。若底部框架-抗震墻部分剛度過大，而上部砌體部分由于縱橫墻數(shù)量偏少或貫通性差、材料強度低以及施工質量差等原因，導致過渡層剛度不足、抗震能力與底部不匹配，同時過渡層的加強措施不足，地震時將導致房屋在過渡層出現(xiàn)集中破壞，嚴重時會造成上部墻體結構整體倒塌。

3.3樓梯間

底部框架-抗震墻部分的樓梯間破壞主要表現(xiàn)為樓梯梯段板中部垂直于梯板方向開裂或中部斷裂，破壞嚴重的梯板鋼筋屈曲或斷裂；平臺梁中部及其與框架梁交接點破壞嚴重，混凝土酥碎，鋼筋變形；樓梯間四角的框架柱頂節(jié)點破壞；框架填充墻破壞嚴重。上部砌體部分樓梯間樓梯梯段板、平臺梁中部的破壞狀態(tài)與底部樓梯間相同，同時樓梯間砌體抗震墻的破壞也相對嚴重。

3.4突出屋面附屬結構

對于底部框架-抗震墻砌體房屋，因其頂部的抗側剛度相對于多層砌體房屋要小，房屋底部層間位移相對增大，因此房屋突出屋面部分的附屬結構的受損程度比多層砌體房屋更加嚴重。

4　底部框架-抗震墻砌體房屋抗震設計基本對策

底部框架-抗震墻砌體房屋屬于上剛下柔豎向不規(guī)則的結構。其抗震不利因素是十分明顯的。為了使此類房屋的抗震設計滿足“小震”不壞、“中震”可修和“大震”不倒的抗震設防目標，應采取下列基本對策：

（1）底部框架-抗震墻砌體房屋的建筑結構布置，應盡可能減少不規(guī)則性。房屋體型宜簡單、對稱，結構抗側力構件的布置也應盡量對稱，這樣可以減少水平地震作用下的扭轉。當建筑平面布置復雜、存在嚴重的凹凸不規(guī)則時，可設縫將結構分為相對規(guī)則的幾個結構單元，縫寬可按防震縫考慮。房屋的層數(shù)、總高度、層高、高寬比及抗震墻間距均應符合《抗規(guī)》要求。

（2）底部應設置為縱、橫向的雙向框架體系，避免一個方向為框架、另一個方向為連續(xù)梁的體系，也不應設置為半框架體系或山墻和樓梯間軸線為構造柱圈梁約束磚抗震墻的體系。

（3）底部應沿縱、橫兩個方向設置抗震墻。抗震墻宜沿縱、橫兩個方向對稱或基本對稱布置，盡量使縱、橫向抗震墻相連，當?shù)撞繛閮蓪訒r，抗震墻應貫通底部兩層；抗震墻應設置條形基礎、筏形基礎等整體性好的基礎。

（4）底層框架-抗震墻砌體房屋的縱橫兩個方向，第二層計入構造柱影響的側向剛度與底層側向剛度的比值，6、7度時不應大于2.5，8度時不應大于2.0，且均不應小于1.0。

（5）底部兩層框架，抗震墻砌體房屋縱橫兩個方向，底層與底部第二層側向剛度應接近，第三層計入構造柱影響的側向剛度與底部第二層側向剛度的比值，6、7度時不應大于2.0，8度時不應大于1.5，且均不應小于1.0。

（6）對于與底部框架相連的過渡層，應考慮上下層柱與構造柱的連接，加強樓板層的水平剛度，適當配置水平鋼筋等措施，以利于豎向剛度的漸變。同時應嚴格按《抗規(guī)》要求加強其抗震構造措施。

（7）對于底部框架-抗震墻砌體房屋的樓梯間，當樓梯間框架柱形成短柱時，其鋼筋配置和其他抗震構造措施應符合短柱嚴格規(guī)定；樓梯間的框架填充墻，應設置間距不大于層高的鋼筋混凝土構造柱，并采用鋼絲網砂漿面層加強。上部砌體部分的樓梯間及突出屋頂?shù)臉翘蓍g，抗震構造措施與多層砌體房屋抗震構造措施相同。

5　結束語

底部框架-抗震墻砌體房屋作為一種抗震不利結構，給結構設計帶來許多問題，但只要在設計中掌握底部框架-抗震墻砌體房屋結構特點，注重概念設計，嚴格執(zhí)行《抗規(guī)》，就能實現(xiàn)“小震”不壞、“中震”可修和“大震”不倒的設防目標，設計出安全、可靠的結構體系。

[1]《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）.

[2]《砌體結構設計規(guī)范》（GB50003-2011）.

[3]黃世敏，楊沈，等編著.《建筑震害與設計對策》.

TU352.1+1

A

1673-0038（2015）18-0031-02

2015-2-7

陳桂萍（1962-），漢族，貴州貴陽人，高級工程師，本科，主要從事土木工程結構設計及審查方面的工作。