淺析底層框架砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

莊愛國(guó)

（身份證號(hào)：130534197402207920）

淺析底層框架砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

莊愛國(guó)

（身份證號(hào)：130534197402207920）

上剛下柔的結(jié)構(gòu)體系是底層框架砌體結(jié)構(gòu)的主要特征，在地震災(zāi)害中證明，這種砌體結(jié)構(gòu)的抗震性不強(qiáng)，除抗震計(jì)算外還需要加強(qiáng)抗震措施。本文將從抗震概念設(shè)計(jì)及具體應(yīng)用等方面展開論述。

底層框架；概念設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)

1 底層框架-抗震墻多層砌體混合結(jié)構(gòu)的概況

底層框架-抗震墻多層砌體混合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱底框結(jié)構(gòu)）是指底層為鋼筋混凝土框架加抗震墻（磚或鋼筋棍凝土）、二層及二層以上為砌體的結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由于城市規(guī)劃和建筑功能的要求，這種結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)的臨街建筑中應(yīng)用非常普遍。但是，從結(jié)構(gòu)抗震的角度來看，這種底層和上部各層層間剛度、層間極限承載力和極限變形能力的差異，往往使底層成為薄弱層。當(dāng)不適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)某一樓層又會(huì)使相鄰樓層變?yōu)樾碌谋∪鯓菍?。因此，在一定程度上增加了抗震設(shè)計(jì)的難度。

2 底層框架砌體抗震中存在的主要問題

2.1 底層側(cè)移剛度大

底層為大商場(chǎng)等有大空間使用要求時(shí)，底層抗震墻設(shè)置得很少，其底層的側(cè)移剛度比縱橫墻較多的第二層小得多。這種結(jié)構(gòu)由于其地震傾覆力矩主要由鋼筋混凝土框架柱承擔(dān)，使得底層鋼筋混凝土框架柱的承載能力大為降低，底層成為較薄弱的樓層；在強(qiáng)烈地震作用下底層成為彈塑性變形和破壞集中的樓層，危及整個(gè)房屋的安全。底層沿縱向分成幾個(gè)較大空間，一些設(shè)計(jì)方案把分隔橫墻設(shè)計(jì)成為帶構(gòu)造柱、圈梁的磚墻，使得底層的橫向與縱向均不能形成完整的框架抗震墻體系。在地震作用下這些分隔墻因側(cè)移剛度大而先開裂，又因其承載能力和變形能力較鋼筋永框架差而破壞嚴(yán)重，并且過早的退出工作，產(chǎn)生彈塑性內(nèi)力重分布，導(dǎo)致底層框架抗震墻部分破壞嚴(yán)重。

2.2 過渡層設(shè)計(jì)不合理

抗震墻磚房的二層稱為過渡層。此層擔(dān)負(fù)著傳遞上部的地震剪力和上部各層地震力對(duì)底層樓蓋的傾覆力矩引起樓層轉(zhuǎn)角對(duì)第二層層間位移的增大，因而此層受力復(fù)雜，也顯得非常重要。對(duì)于底部框架抗震墻磚房，當(dāng)?shù)讓影纯拐鹨?guī)范要求設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻后，房屋底部的側(cè)向剛度和水平承載力有較大提高；此時(shí)如果忽略過渡層墻體的側(cè)向剛度和水平承載力的降低，可能使房屋的過渡層成為薄弱層；由于過渡層磚砌體的變形能力較底層相對(duì)較差，因而將降低這種房屋的抗震性能。

3 底層框架砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

3.1 概念設(shè)計(jì)要恰當(dāng)合理

選擇對(duì)抗震有利的建筑場(chǎng)地，簡(jiǎn)化建筑體型，講究規(guī)則對(duì)稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，抗震結(jié)構(gòu)體系合理、明確等是確?？拐鹪O(shè)計(jì)合理的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容。同時(shí)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)滿足“小震”不壞“，中震”可修和“大震”不倒的設(shè)防目標(biāo)?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ50011-2010）規(guī)定，底部應(yīng)沿縱橫兩方向均勻?qū)ΨQ布置框架-抗震墻體系，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)底部抗震墻應(yīng)是雙向、對(duì)稱布置并縱橫抗震墻相連。由于底部框架墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻屬低矮墻，其抗剪剛度相對(duì)較大，如果布置的墻肢較長(zhǎng)、平面形式復(fù)雜，很容易出現(xiàn)局部剛度過大，受力過于集中的現(xiàn)象，甚至經(jīng)常出現(xiàn)只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側(cè)剛度比限值的情況。如果不作處理，則會(huì)造成建筑的剛度中心對(duì)質(zhì)量中心的偏心距較大，地震力作用下會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。底部框墻結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)不宜過大，一般控制在7.5m左右，并且框架梁上懸墻數(shù)目不應(yīng)超過一道。首先從使用功能上，底框結(jié)構(gòu)大多為商住樓，該跨度對(duì)應(yīng)上部可分割為兩開間，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，開間尺寸都必須以滿足砌體結(jié)構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的功能。

3.2 嚴(yán)格控制側(cè)移剛度比

現(xiàn)行抗震規(guī)范對(duì)底層框架磚房第二層與底層的側(cè)移剛度比不僅會(huì)影響地震作用下的層間彈性位移，而且對(duì)層間極限剪力系數(shù)分布、薄弱樓層的位置和薄弱樓層的彈塑性變形集中都有很大影響。因此應(yīng)嚴(yán)格的限制側(cè)移剛度比，設(shè)計(jì)中并對(duì)此作控制性驗(yàn)算。這是因?yàn)樵摫戎捣治鼋Y(jié)果表明，當(dāng)側(cè)移剛度比＞2時(shí)，在強(qiáng)烈地震作用下會(huì)造成薄弱的底層彈塑性變形集中，彈性位移增大，會(huì)加速底層的破壞；但當(dāng)1.2，特別是1.0時(shí)，由于底層縱橫向抗震墻設(shè)計(jì)過多，底層過強(qiáng)，又會(huì)使薄弱樓層轉(zhuǎn)移到上部抵抗變形能力相對(duì)較差的磚房層，這也是不利的。所以，規(guī)范GBJ50011-2010規(guī)定，6度、7度時(shí)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，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)控制在1.5左右為宜。

3.3 結(jié)構(gòu)體系要合理

底部框架磚房的底層或底部?jī)蓪泳鶓?yīng)設(shè)置縱橫向的雙向框架體系，因?yàn)榈撞康牡卣鸺袅Π锤骺箓?cè)力構(gòu)件的剛度分配，在這些結(jié)構(gòu)混用的體系中，磚墻較框架的抗側(cè)力剛度大得多，在地震作用下，磚墻先開裂破壞，而磚墻的變形能力較框架要差得多，這樣會(huì)形成磚墻構(gòu)件先退出工作，導(dǎo)致加重半框架或部分框架的破壞。

總之，底層框架砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)和原則設(shè)計(jì)做到地震時(shí)破壞機(jī)理明確合理，爭(zhēng)取達(dá)到在罕遇地震下裂而不倒，最大限度的減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。

[1]郭繼武.建筑抗震疑難釋疑[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]蔡紅衛(wèi).淺析底部框架抗震墻磚房抗震設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2006.

[3]楊紅衛(wèi)，薛嚴(yán)濤，朱永權(quán).底部框架結(jié)構(gòu)抗震性能及抗震設(shè)計(jì)研討[J].工程抗震，2001.

TU364

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2015-7-12