底部框架—抗震墻砌體房屋設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中小城鎮(zhèn)底部框架-抗震墻砌體房屋越來(lái)越多，我國(guó)又是一個(gè)多震國(guó)家，故對(duì)其結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：抗震構(gòu)造；側(cè)向剛度；抗震計(jì)算

引言

底層框架-抗震墻砌體房屋就是底部是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，上部為砌體砌筑的多層房屋結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為底部框架砌體結(jié)構(gòu)。大多小城鎮(zhèn)中臨街建筑，多為商住兩用，要求底部大空間，上部布置較多的縱橫墻體以形成房屋的格局。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)采用的兩種不同的材料，在結(jié)構(gòu)抗震中表現(xiàn)尤為不利。震害表明，底層框架-抗震墻砌體房屋的抗震性能較差，在高烈度地區(qū)，其抗震性能還不如同高度的的多層磚房?，F(xiàn)將這類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)如下：

一.房屋抗震設(shè)計(jì)中的一般規(guī)定要求

1.建筑的層數(shù)和高度，從概念設(shè)計(jì)的角度控制層數(shù)和高度對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)尤為重要。

2.抗震橫墻的最大間距，符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定；底層層高，一般不超過(guò)4.5m。

3.結(jié)構(gòu)薄弱層部位彈塑性層間位移應(yīng)符合下列公式要求：

彈塑性承建位移角，h---薄弱層樓層高度

4.底部框架抗震墻砌體房屋的鋼筋混凝土部分與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框支層相當(dāng)。

二，抗震構(gòu)造措施

底部框架砌體結(jié)構(gòu)分為底部框架層（一層），過(guò)渡層（二層）和上部結(jié)構(gòu)（砌體結(jié)構(gòu)層），在地震作用下，會(huì)有較大的地震變形，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)不利的影響，因此，在構(gòu)造要求上的截面尺寸和配筋率都較多層砌體結(jié)構(gòu)嚴(yán)格一些。上部砌體結(jié)構(gòu)的樓蓋.屋蓋最好也采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，以提高房屋的整體穩(wěn)定性，增加樓蓋的剛度，同時(shí)也增加樓板對(duì)墻體的約束，因而在墻體對(duì)齊的要求上可以適當(dāng)放寬。

1.上部結(jié)構(gòu)：對(duì)于構(gòu)造柱設(shè)置部位，截面大小配筋及與圈梁的連接構(gòu)造在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》7.5.1條均有規(guī)定。

2.過(guò)渡層即為與底部框架-抗震墻相鄰的上一層砌體樓層，其在地震時(shí)破壞較為嚴(yán)重。

（1）過(guò)渡層墻體的構(gòu)造要求，在地震作用下過(guò)渡層的磚墻開裂先于其他樓層，是形成集中破壞的樓層，因此在過(guò)渡層，適當(dāng)提高砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)，采取增加構(gòu)造柱的配筋率和構(gòu)造柱的數(shù)量來(lái)提高構(gòu)造要求。

（2）過(guò)渡層底板構(gòu)造要，也即為底層頂板，它是連接上部砌體結(jié)構(gòu)和底部框架抗震墻結(jié)構(gòu)的重要部位，規(guī)范對(duì)此作了具體規(guī)定：過(guò)渡層底板應(yīng)采用鋼筋混凝土板，厚度不應(yīng)小于120mm，并應(yīng)少開洞，開小洞，當(dāng)洞口尺寸大于800mm時(shí)，洞口周邊應(yīng)設(shè)置邊梁。

（3）底部框架柱，底部框架柱不同與框架結(jié)構(gòu)的框架柱，單大體上接近框支柱，對(duì)柱的軸壓比，縱向鋼筋和箍筋的要求，要參照框架柱的要求，單箍筋應(yīng)全高加密。構(gòu)造要求在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》7.5.6條有詳細(xì)的規(guī)定。

2）托墻梁，是托梁和上部墻體共同作用而得名，實(shí)際上為一偏心受拉構(gòu)件，構(gòu)造接近與高層框支梁的要求，嚴(yán)于一般的框架梁，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》7.5.8條對(duì)其作了詳細(xì)的規(guī)定。為改善底部結(jié)構(gòu)的抗震性能，根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在底層設(shè)置一定數(shù)量抗震墻，做為第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件，他的作用相當(dāng)于框架-抗震墻中抗震墻的作用。其主要包括：鋼筋混凝土抗震墻和約束磚砌體抗震墻。

三 剛度比

這是一個(gè)很很重要的概念，因?yàn)榈撞靠蚣芷鲶w結(jié)構(gòu)的材料及結(jié)構(gòu)形式，致使結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移剛度相差較大。故其彈塑性層間位移分布有其獨(dú)特的特點(diǎn)：

1.側(cè)向剛度比的取值范圍

根據(jù)圖示可以看出：

多遇地震（小震），彈性工作階段，彈性層間位移比較均勻。

罕遇地震（大震），彈塑性工作階段。底部彈塑性變形集中。從層間變形情況值，底層和過(guò)渡層的彈塑性變形發(fā)展比較充分，是薄弱層，在大震作用下將率先屈服，發(fā)生變形集中有可能倒塌。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，截面抗震作用驗(yàn)算是按多遇地震作用進(jìn)行的，在彈性工作范圍內(nèi)，薄弱層在驗(yàn)算過(guò)程中很難被發(fā)現(xiàn)，而實(shí)際中，這種薄弱層是實(shí)實(shí)在在存在的，在遭遇罕遇地震時(shí)將產(chǎn)生難以想象的后果，因此在概念設(shè)計(jì)中必須采取措施予以控制，使得在遭遇罕遇地震時(shí)，彈塑性變形的層間位移比較均勻。重要措施是通過(guò)底部的縱橫向設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻，控制底部框架-抗震墻與上面各層側(cè)移剛度的比值。規(guī)范規(guī)定：底部框架-抗震墻房屋的縱橫兩個(gè)方向，第二層計(jì)入構(gòu)造柱影響的側(cè)向剛度與地層側(cè)向剛度的比值，6，7度是不應(yīng)大于2.5，8度時(shí)不應(yīng)大于2.0，且均不應(yīng)小于1.0.

2.側(cè)向剛度比的計(jì)算

rk不應(yīng)過(guò)大，也不應(yīng)太小，太大使底層剛度太小產(chǎn)生過(guò)度的集中變形而嚴(yán)重破壞，太小，以免薄弱層轉(zhuǎn)移到二層。

四 抗震計(jì)算

1.地震作用效應(yīng)的計(jì)算

采用底部剪力法進(jìn)行抗震計(jì)算，在計(jì)算中未考慮側(cè)向剛度的變化，因此對(duì)底部計(jì)算的剪力考慮乘以放大系數(shù)予以調(diào)整。調(diào)整系數(shù)在1.2～1.5之間取值。

2.按二道防線的思路進(jìn)行地震剪力分配

底部框架抗震墻砌體房屋中抗震墻作為第一道防線承擔(dān)地震剪力，框架作為第二道防線承擔(dān)地震剪力。

（1），抗震墻的地震剪力地震作用較小時(shí)，抗震墻處于彈性工作階段，與底層的框架相比，其剛度遠(yuǎn)大于框架部分，其承擔(dān)了地震剪力的90%～95%，因此彈性階段不計(jì)框架作用。

一片混凝土抗震墻的承擔(dān)的地震剪力為

（2）框架部分地震剪力

根據(jù)彈塑性工作階段進(jìn)行考慮，在地震作用下，鋼筋混凝土抗震墻的層間位移為1/1000時(shí)，抗震墻將產(chǎn)生開裂，當(dāng)層間位移角到1/500時(shí)，其剛度只有原來(lái)的30%，

砌體抗震墻在層間位移為1/500，出現(xiàn)對(duì)角裂縫，其剛度只有原來(lái)的20%。

因此，在考慮地震剪力分配的時(shí)候，考慮鋼筋混凝土墻和砌體墻的剛度折減折減系數(shù)分別為0.3，0.2，框架不折減。

一榀框架承擔(dān)的地震剪力設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算：

3 地震傾覆力矩分配的簡(jiǎn)化

（1）整個(gè)房屋的地震傾覆力矩

框架抗震墻各部分按轉(zhuǎn)動(dòng)剛度進(jìn)行分配

（2）地震傾覆力矩引起底部框架柱的附加軸力

假定強(qiáng)梁剛度無(wú)限大

4，抗震墻引起的框架柱的附加內(nèi)力

底層框架柱的軸向力和剪力，應(yīng)計(jì)入磚墻或小砌塊墻引起的附加軸向力和附加剪力，其值可按下列公式確定：

結(jié)論：結(jié)合我們國(guó)家的基本國(guó)情，底層框架抗震墻砌體房屋的抗震設(shè)應(yīng)從一般規(guī)定，抗震構(gòu)造措施，抗震計(jì)算進(jìn)行，嚴(yán)格按照規(guī)范要求，做到經(jīng)濟(jì)合理，安全適用。在地震來(lái)臨時(shí)，確保人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB50003-2011砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（S）

[2] GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（S）

[3] 施嵐青，砌體結(jié)構(gòu)與木結(jié)構(gòu) [J]，機(jī)械工業(yè)出版社出版.2014