淺析底部框架砌體結(jié)構(gòu)之房屋抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

李菲菲

(哈爾濱宇洋建筑設(shè)計有限公司，哈爾濱150000)

底層框架砌體房屋是指上部是多層砌體，底部為一層或者兩層的相對有較大的利用空間的一種建筑。它比全框架結(jié)構(gòu)房屋更加經(jīng)濟和方便施工，但是從“5.12”地震看來，這種上剛下柔的結(jié)構(gòu)對于地震的抵御能力遠遠不夠。就中國目前的經(jīng)濟發(fā)展來說，還不能放棄這種結(jié)構(gòu)，因此，優(yōu)化底部框架砌體結(jié)構(gòu)對房屋的抗震能力的增加是迫在眉睫的。

一、底部框架砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震現(xiàn)狀

在地震中，此種結(jié)構(gòu)的房屋一般會產(chǎn)生的破壞有:彎剪破壞發(fā)生在柱端，水平裂紋、斜裂紋、交叉裂紋可能在上下柱端出現(xiàn)，部分混凝土受壓力破碎，在梁端有塑性鉸出現(xiàn)。柱子本身也容易現(xiàn)剪切破壞。梁端一般是框架梁受到震害的首要地方，在地震作用下，梁端縱向鋼筋屈服，會導(dǎo)致垂直和交叉的裂紋從上至下產(chǎn)生。像許多這類的房屋都是由于底部框架被毀壞，從而整個建筑被全部破壞。底層框架砌體結(jié)構(gòu)房屋，由于地震時位移集中于底層，因此底層破壞也就特別嚴重。與此同時，還會產(chǎn)生墻體裂縫，有時盡管房屋主體沒有被破壞，但是墻體的飾面和維護結(jié)構(gòu)等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件會產(chǎn)生脫落和倒塌。由于底層框架多層砌體房屋的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的梁柱節(jié)點受力不均容易使底部框架產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，上部砌體結(jié)構(gòu)容易被剪切破壞。

二、底部框架砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震能力差的原因

在地震的時候，相對薄弱的底部與其他的層不一樣，很容易產(chǎn)生一個側(cè)方向的變形。上面是住宅，底層是商業(yè)區(qū)的房屋一般都是豎向不均勻連續(xù)分布的底層框架砌體房屋，當(dāng)房屋抗側(cè)力構(gòu)件產(chǎn)生破壞時，可能是其變形超出了極限允許值，往往破壞會隨著超出值增加而增加。另外，在梁負彎矩鋼筋切斷處，抗彎能力不夠強時，梁一般會產(chǎn)生剪切破壞和脆性破壞。需要注意的是節(jié)點位置，當(dāng)剪壓在節(jié)點區(qū)較別的位置大時，箍筋可能還沒有屈服，混凝土被剪壓，酥碎破壞;節(jié)點處構(gòu)造不夠嚴密，搭接節(jié)點不適當(dāng)也會導(dǎo)致破壞;承重墻傳遞底層框架砌體結(jié)構(gòu)的上部砌體結(jié)構(gòu)的力量，荷載傳遞到底層框架時容易出現(xiàn)梁柱受力不均勻從而使底層框架產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形。剛度和質(zhì)量的對稱結(jié)構(gòu)平面布置會減少底層框架的側(cè)向位移變形，免受扭曲破壞。砌體結(jié)構(gòu)的地震荷載在由上到下遞增，在質(zhì)量和剛度分布均勻確定時，建筑由下往上破壞至倒塌。此外，底層框架結(jié)構(gòu)的承載能力不是特別強，不足以承受上層重負會造成變形和破壞。

三、如何加強底部框架砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震能力

建筑平面和立面布置力求對稱、規(guī)則，質(zhì)量和剛度變化均勻，不能用兩種或兩種以上的結(jié)構(gòu)受力體系。底框的抗震墻無論是在縱向還是橫向的設(shè)計時都應(yīng)該對稱規(guī)則的分布，不可將防震墻偏置在一側(cè)，導(dǎo)致在底部剛度和質(zhì)量中心之間有明顯的誤差。“L”形“T”形的抗震墻是目前被認作剛性墻角最好的選擇，因為這種形狀能有效地增加結(jié)構(gòu)的抗扭性能，在平面內(nèi)宜設(shè)置在房屋的外墻四角，再是單元墻，然后是樓梯間兩側(cè)及平面剛度有變化的轉(zhuǎn)角附近。當(dāng)抗震墻之間樓蓋長寬比大于2.5時，應(yīng)考慮將樓面變形加入地震剪力和軸向力的計算中。置于上層的剪力墻應(yīng)該能和底部的框架梁對齊，或者基本對齊，同時遵循對齊原則。底框房屋中的框架柱與一般抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架柱的要求不一樣，柱的軸壓比、縱向鋼筋和箍筋要求大致接近框支柱的相關(guān)要求。另外，要對底層框架梁柱節(jié)點進行強化。

底部框架砌體結(jié)構(gòu)是我國目前需采用的房屋構(gòu)造設(shè)計形式，盡管抗震能力不夠理想，但是在災(zāi)后重建時也仍然廣泛使用。我們要竭力做好的就是注重細節(jié)，使這種結(jié)構(gòu)能夠達到最佳的抗震水平。另外，對于抗震性能的研究探討及抗震設(shè)計需進一步分析。