底部框架-抗震墻砌體房屋的震害及設(shè)計對策

陳桂萍

（貴州省建材科研設(shè)計院有限責(zé)任公司 貴州 貴陽 550000）

底部框架-抗震墻砌體房屋的震害及設(shè)計對策

陳桂萍

（貴州省建材科研設(shè)計院有限責(zé)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(shè)計對策。

底部框架-抗震墻砌體房屋；震害分析；設(shè)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(jié)構(gòu)和上部砌體結(jié)構(gòu)組成。這種結(jié)構(gòu)形式較多地出現(xiàn)在我國的城市建設(shè)中，由于使用功能的需要，臨街的建筑在底部設(shè)置商鋪、餐廳、車庫等，而上部為住宅、辦公室等。此類結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)下部為混凝土框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，上部為磚砌體結(jié)構(gòu)，屬上下兩種不同材料不同性質(zhì)的混合式結(jié)構(gòu)。從質(zhì)量分布上來看屬上重下輕的結(jié)構(gòu)，從剛度來看，屬上剛下柔結(jié)構(gòu)。

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(cè)剛度大，縱墻抗側(cè)剛度相對較小的現(xiàn)象，同時由于內(nèi)縱墻比較少，這就造成縱向剛度中心與質(zhì)量中心的較大偏移，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增大。上部磚墻抗側(cè)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(jié)構(gòu)體系的過渡層，受力復(fù)雜，為相對薄弱層。由于該類房屋上、下采用了不同材料和結(jié)構(gòu)形式組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)薄弱部位可能出現(xiàn)在底部，也可能出現(xiàn)在過渡層。當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)房屋底部框架-抗震墻部分和上部墻體部分抗震性能設(shè)置合理時，結(jié)構(gòu)上、下部分較為均勻，無論結(jié)構(gòu)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(diào)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(cè)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(cè)未設(shè)置抗震墻，導(dǎo)致房屋底部背街一側(cè)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(nèi)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(yīng)引起重視。當(dāng)?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(nèi)的破壞表現(xiàn)為斜裂縫或交叉裂縫；當(dāng)填充墻與框架拉結(jié)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(cè)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(zhì)量差等原因，導(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

對于底部框架-抗震墻砌體房屋，因其頂部的抗側(cè)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(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)。其抗震不利因素是十分明顯的。為了使此類房屋的抗震設(shè)計滿足“小震”不壞、“中震”可修和“大震”不倒的抗震設(shè)防目標，應(yīng)采取下列基本對策：

（1）底部框架-抗震墻砌體房屋的建筑結(jié)構(gòu)布置，應(yīng)盡可能減少不規(guī)則性。房屋體型宜簡單、對稱，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的布置也應(yīng)盡量對稱，這樣可以減少水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)建筑平面布置復(fù)雜、存在嚴重的凹凸不規(guī)則時，可設(shè)縫將結(jié)構(gòu)分為相對規(guī)則的幾個結(jié)構(gòu)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(yīng)符合《抗規(guī)》要求。

（2）底部應(yīng)設(shè)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(yīng)設(shè)置為半框架體系或山墻和樓梯間軸線為構(gòu)造柱圈梁約束磚抗震墻的體系。

（3）底部應(yīng)沿縱、橫兩個方向設(shè)置抗震墻?？拐饓σ搜乜v、橫兩個方向?qū)ΨQ或基本對稱布置，盡量使縱、橫向抗震墻相連，當(dāng)?shù)撞繛閮蓪訒r，抗震墻應(yīng)貫通底部兩層；抗震墻應(yīng)設(shè)置條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)等整體性好的基礎(chǔ)。

（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(gòu)造柱影響的側(cè)向剛度與底層側(cè)向剛度的比值，6、7度時不應(yīng)大于2.5，8度時不應(yīng)大于2.0，且均不應(yīng)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(cè)向剛度應(yīng)接近，第三層計入構(gòu)造柱影響的側(cè)向剛度與底部第二層側(cè)向剛度的比值，6、7度時不應(yīng)大于2.0，8度時不應(yīng)大于1.5，且均不應(yīng)小于1.0。

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

（7）對于底部框架-抗震墻砌體房屋的樓梯間，當(dāng)樓梯間框架柱形成短柱時，其鋼筋配置和其他抗震構(gòu)造措施應(yīng)符合短柱嚴格規(guī)定；樓梯間的框架填充墻，應(yīng)設(shè)置間距不大于層高的鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并采用鋼絲網(wǎng)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(gòu)造措施與多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施相同。

5　結(jié)束語

底部框架-抗震墻砌體房屋作為一種抗震不利結(jié)構(gòu)，給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來許多問題，但只要在設(shè)計中掌握底部框架-抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)特點，注重概念設(shè)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(shè)防目標，設(shè)計出安全、可靠的結(jié)構(gòu)體系。

[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）.

[2]《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2011）.

[3]黃世敏，楊沈，等編著.《建筑震害與設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計及審查方面的工作。