底部框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)探討

曾　波

摘 要：隨著建筑市場(chǎng)的發(fā)展，底部為商服或車庫(kù)，上部為住宅的底框住宅越來(lái)越受到房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商的青睞，因?yàn)榈撞靠蚣芙Y(jié)構(gòu)可以給建筑提供大空間，使得建筑功能更加廣泛。本文對(duì)其抗震設(shè)計(jì)談?wù)勛约旱挠^點(diǎn), 供大家參考。

關(guān)鍵詞：底部框架；結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)

1 抗震設(shè)計(jì)基本要求

1.1 房屋的層數(shù)層高和總高度限值。

在設(shè)防烈度為6 、7、8 、9 度時(shí)，底部框架磚房的總高度不應(yīng)超過(guò)26、23、20和14m?？倢訑?shù)分別不宜超過(guò)8、7、6、4層，且磚混層的層高均不宜超過(guò)4m。對(duì)上部磚混層為醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少的底部框架-抗震墻磚房的總高度，應(yīng)比上述規(guī)定降低3m，層數(shù)相應(yīng)減少一層，以保證上部磚房的抗震能力。

1.2 建筑平立剖面及結(jié)構(gòu)布置。

底部框架磚房的平、立、剖面應(yīng)簡(jiǎn)單、規(guī)整，避免樓層錯(cuò)層，平面上質(zhì)量和剛度均勻?qū)ΨQ、四周閉合，盡可能地減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。底部框架磚房的底部應(yīng)采用全框架形式，并應(yīng)沿縱、橫兩個(gè)方向?qū)ΨQ布置一定數(shù)量的抗震墻，設(shè)防烈度為7度且總層數(shù)不超過(guò)5層時(shí)，可采用嵌砌于框架之間的粘土磚墻或混凝士小砌塊墻，其余情況應(yīng)采用鋼筋混凝土墻或兩者兼用。

為保證抗震橫墻和框架柱能合理地承擔(dān)水平地震力以及盡量做到縱墻不先于抗震橫墻破壞，根據(jù)樓、屋蓋水平變位要求，這類房屋的抗震橫墻間距應(yīng)滿足：在設(shè)防烈度為6、7、8、9度時(shí)，底部框剪層分別不能超過(guò)25、21、18和15m?？拐饓υ诓贾脩?yīng)做到：第2層與第l層抗震墻的平面位置一致、截面尺寸相同，以滿足規(guī)范要求; 抗震墻布置于上層磚房沒(méi)有磚抗震墻軸線處，且最好布置在外圍或靠近外墻處，以獲得最大的抗扭剛度; 縱、橫向抗震墻盡可能地連為一體，組成L、T、門形，以獲得較大的整體抗彎剛度。此外，底部框架磚房的磚砌體和混凝土結(jié)構(gòu)部分還應(yīng)分別符合多層磚房和多層混凝土結(jié)構(gòu)房屋的有關(guān)規(guī)定。

1.3 樓層的側(cè)移剛度比和極限剪力系數(shù)比限值。

為了提高這種房屋的整體抗震能力，應(yīng)經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)，使房屋的薄弱部位既能出現(xiàn)在變形和耗能能力較好的底部?jī)蓪樱挚杀苊庠搩蓪幼冃芜^(guò)分集中而過(guò)早喪失承載能力。為此 ，應(yīng)同時(shí)控制結(jié)構(gòu)磚混過(guò)渡層與相鄰框剪層的極限剪力系數(shù)比和側(cè)移剛度比。磚混過(guò)渡層與相鄰框剪層的極限剪力系數(shù)比和側(cè)移剛度比分別控制在 1.10-1.25 和 1.2-2.0范圍內(nèi)較為合適。

1.4 框剪層抗震墻數(shù)量的合理確定

底部框架磚房框剪層抗震墻的設(shè)置數(shù)量由抗震橫墻最大間距、磚混過(guò)渡層與相鄰框剪層的側(cè)移剛度比及相鄰框剪層的彈塑性位移等限值來(lái)控制，且對(duì)底層框架-抗震墻磚房，當(dāng)磚混層為小開(kāi)間房子時(shí)，抗震橫墻數(shù)量?jī)H由前兩者控制；抗震縱墻數(shù)量均僅由后兩者控制。底部框架-抗震磚房的框剪層設(shè)置抗震墻后，房屋將需要進(jìn)行樓層剛度比及框剪層層間位移驗(yàn)算。

1.5 磚混過(guò)渡層與相鄰框剪層之間樓板厚度的確定。

底部框架磚房的底部框剪層與上部磚混層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系不同，要合理完成上部水平地震剪力和傾覆力矩下部的傳遞和重新分配，并保證樓蓋處側(cè)向變形協(xié)調(diào)，轉(zhuǎn)換層之間的樓板應(yīng)采用現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土板，并必須具有足夠的平面內(nèi)剛度（厚度）。

2 底部框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 底部抗震墻數(shù)量不夠造成上、下側(cè)向剛度比超過(guò)規(guī)定。

2.2 側(cè)向剛度比符合要求，但上層縱向墻體開(kāi)間過(guò)大，下部抗震墻幾乎沒(méi)有，這種上、下縱向剛度都很小，相對(duì)比值卻能滿足。對(duì)于這類房屋，首先要求上層砌體應(yīng)滿足砌體結(jié)構(gòu)的局部尺寸限值，再調(diào)整底部抗震墻，使之滿足側(cè)向剛度比。

2.3 單片抗震墻過(guò)長(zhǎng)，有的整個(gè)山墻12米多全按抗震墻設(shè)計(jì)，形成“剛度集中”。對(duì)于高層建筑，抗震墻不宜超過(guò)8米，而對(duì)于高度矮很多底框房屋墻更不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)。低矮抗震墻破壞特征是“剪切型”，其破壞起于混凝土剪壞，屬脆性破壞。規(guī)范規(guī)定底框房屋抗震墻高寬比不宜小于2.0，較長(zhǎng)的抗震墻可設(shè)豎縫予以處理。

2.4 托墻梁支承于底部抗震墻上，這是一種嚴(yán)重的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。其錯(cuò)在于: 由于托墻梁截面一般都很大，受力很大，使得抗震墻承受很大的平面外彎曲作用,也使得抗震墻局部區(qū)段軸壓比過(guò)大；底框房屋抗震墻厚度一般在 200-250 之間，托墻梁縱向鋼筋的錨固難以達(dá)到規(guī)范強(qiáng)制性條文 7、5、3條的要求；由于墻很薄，托墻梁線剛度很大，形成“強(qiáng)梁弱支座”，節(jié)點(diǎn)易于破壞，托墻梁配置很多負(fù)筋不起作用。對(duì)這類問(wèn)題，應(yīng)在托墻梁下設(shè)框支柱，或設(shè)垂直的抗震墻以平衡厚墻體平面外的彎曲作用。在一些錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)中，托墻梁下抗震墻連暗柱都沒(méi)有設(shè)置，這應(yīng)該引起大家的重視。

2.5 當(dāng)有次梁托墻時(shí)，應(yīng)注意支承托墻次梁的主框架梁的抗剪、抗扭設(shè)計(jì)，此時(shí)不能按一般多層框架梁的構(gòu)造作法，在支座邊 1.5 倍梁高或 1/6 跨度范圍內(nèi)加密箍筋。由于托墻次梁傳來(lái)很大的集中力和扭矩，有可能使得跨中剪力與支座剪力相差不很大，對(duì)這類情況要注意跨中抗剪強(qiáng)度的驗(yàn)算。注意一下這個(gè)問(wèn)題,或許可以避免大錯(cuò)誤。

3 抗震構(gòu)造措施

底部框架磚房的磚砌體和混凝土結(jié)構(gòu)部分除應(yīng)分別滿足多層磚房和多層混凝土結(jié)構(gòu)房屋的有關(guān)構(gòu)造措施外，還應(yīng)滿足下列要求。

構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置部位: 磚混過(guò)渡層各橫墻（軸線）與內(nèi)、外縱墻(軸線)交接處及門窗洞口處均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，且每軸線均設(shè)置圈梁; 其它磚混層應(yīng)根據(jù)房屋的總層數(shù)按抗震規(guī)范中多層磚房的規(guī)定設(shè)置。

構(gòu)造柱的截面尺寸宜采用300mm× 300mm，且不應(yīng)小于240mm×240mm；圈梁的截面尺寸宜采用240mm×300mm，且不應(yīng)小于240mm×240mm。

構(gòu)造柱的縱向鋼筋不宜小于4.14，箍筋間距不宜大于200mm( 柱上、下端 500mm范圍內(nèi)為 100mm)，箍筋直徑應(yīng)注≥8；圈梁的縱向鋼筋不宜小于 4.10，箍筋間距不宜大200mm。

構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接，或與現(xiàn)澆板可靠拉結(jié)。

磚混過(guò)渡層構(gòu)造柱縱筋在相鄰框剪層柱(梁)內(nèi)錨固長(zhǎng)度: 單元四角處 ≥40d，其余部位≥35d，或在柱(梁)內(nèi)留出短筋與過(guò)渡層構(gòu)造柱縱筋搭接，搭接長(zhǎng)度≥12倍錨固長(zhǎng)度。當(dāng)構(gòu)造柱與框架梁連接時(shí),梁的相應(yīng)部位應(yīng)采用間距100mm，直徑≥8 的箍筋加強(qiáng)。

構(gòu)造柱與墻連接處宜砌成馬牙槎，先砌墻，后澆柱，并應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)置拉結(jié)鋼筋，鋼筋伸入墻內(nèi)不宜小于1m。

磚混過(guò)渡層的外縱墻窗臺(tái)以下應(yīng)每隔500mm設(shè)置通長(zhǎng)的鋼筋，并在窗臺(tái)標(biāo)高處設(shè)置600mm厚、240mm寬的配筋砂漿（或混凝土）帶，砂漿強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)≥M7.5（混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)≥C20），鋼筋宜采用24，10，且直錨入兩側(cè)的構(gòu)造柱內(nèi)；另外，過(guò)渡層墻體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M7.5。

上部的承重墻和厚度不小于240mm的自承重墻，其中心線宜與底部的框架梁、抗震墻的軸線相重合；構(gòu)造柱宜與框架柱上下貫通。

為改善房屋的整體抗震性能，應(yīng)盡量減輕上部結(jié)構(gòu)的重量，如采用空心磚，加氣混凝土砌塊等。

結(jié)束語(yǔ)

底部框架抗震墻磚房上部和底部抗震性能差異較大，但只要從建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置、底部地震作用效應(yīng)調(diào)整、構(gòu)造措施等方面引起重視，才能保障結(jié)構(gòu)安全。