底層框架—抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題

王利華

【摘 要】本文根據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010（16年版）結(jié)合本人多年的設(shè)計經(jīng)驗提出幾點對底層框架-抗震墻砌體房屋的設(shè)計建議。

【關(guān)鍵詞】 底框結(jié)構(gòu)；設(shè)計；注意；問題

一、底框結(jié)構(gòu)分析

由于底層框架-抗震墻砌體房屋的底層或底部兩層可作為商業(yè)或辦公用房，上部可做為住宅用房的特點，所以在我國的廣大地區(qū)應(yīng)用廣泛，特別是縣城及鄉(xiāng)鎮(zhèn)的臨街建筑應(yīng)用更為普遍。但因其采用了底部為鋼筋混凝土框架抗-震墻上部為砌體結(jié)構(gòu)的兩種結(jié)構(gòu)體系，上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量大剛度大，下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量小剛度小，設(shè)計過程中涉及到的規(guī)范條款也多。為此本文就底框結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題進(jìn)行具體的分析，旨在使結(jié)構(gòu)設(shè)計在滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的前提下更加合理。以便更加充分的的發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢服務(wù)于廣大的用戶。

二、底框結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的問題

底框結(jié)構(gòu)在目前的城市建筑規(guī)劃中利用的比較廣泛，但是從實際分析來看，如果底框結(jié)構(gòu)在具體設(shè)計的時候發(fā)生了一些問題上的疏漏，那么結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全會受到影響，因此在具體設(shè)計的時候需要對一些問題重點的考慮。以下便是需要著重考慮幾個問題。

（一）層間側(cè)向剛度比

首先是在設(shè)計的時候要對結(jié)構(gòu)破壞特性進(jìn)行有效的把握。從而在結(jié)構(gòu)布置時做到有的放矢提高工作效率。從具體的分析來看，底框結(jié)構(gòu)的高度都不是很高，其風(fēng)荷載的影響比較小，所以主要考慮的是豎向的荷載和水平的地震作用。當(dāng)?shù)讓拥目箓?cè)力構(gòu)件布置不夠或過度時其在地震作用下都會給結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。其表現(xiàn)出以下三方面的破壞特征。

其一是底層抗側(cè)力構(gòu)件布置過多時其震害現(xiàn)象與多層的砌體房屋的震害破壞基本相似，一般是在過度層破壞較嚴(yán)重。

其二是當(dāng)?shù)讓涌箓?cè)力構(gòu)件布置過少剛度過小時，此時在豎向荷載和水平地震剪力的聯(lián)合作用下，抗震墻沿對角線方向發(fā)生剪切破壞，框架柱上下端產(chǎn)生水平裂縫并局部壓潰形成柱鉸機(jī)構(gòu)，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞。

其三是底框結(jié)構(gòu)上部磚房的重量比較大，豎向質(zhì)量分布不均，是頭重腳輕的結(jié)構(gòu)，底層結(jié)構(gòu)剛抗側(cè)剛度也比上部砌體結(jié)構(gòu)的小。所以豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件布置的不對稱極易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞?；谏鲜龅钠茐奶匦?，在具體設(shè)計的時候需要掌握此特性，嚴(yán)格按《抗震規(guī)范》7.1.8.3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。和7.1.8.4條 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執(zhí)行，然后在兩個方向上進(jìn)行抗震墻的設(shè)計，這樣，底框結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性會顯著的提升。

（二）底層抗震橫墻的最大間距

第二是進(jìn)行底層抗震橫墻的最大間距考慮。之所以要注意這個問題主要是因為在樓板平面出現(xiàn)過大變形的時候，各層的地震作用如果不能夠傳遞到抗震墻上，抗震墻的作用便不會發(fā)生，這樣，建筑的抗震性會有所下降。基于這樣的考慮，在進(jìn)行底框結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，對抗震橫墻的間距進(jìn)行科學(xué)的把握十分的必要。就目前的建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010（16年版），當(dāng)?shù)卓蚪Y(jié)構(gòu)的抗震烈度為6度的時候，其間不大于18m，當(dāng)?shù)卓蚪Y(jié)構(gòu)的抗震烈度為6度的時候15m，當(dāng)?shù)卓蚪Y(jié)構(gòu)的抗震烈度為8度的時候11m，當(dāng)?shù)卓蚪Y(jié)構(gòu)的抗震烈度為9度的時候就不能采用底部框架-抗震墻砌體房屋這種結(jié)構(gòu)體系的房屋了?？拐饓Φ牟贾迷瓌t應(yīng)符合“均勻，對稱，周邊，分散”的布置原則。多層砌體房屋的橫向地震力主要由橫墻承擔(dān)，地震中橫墻間距大小對房屋倒塌影響很大，不僅橫墻需具有足夠的承載力，而且樓蓋須具有傳遞地震力給橫墻的水平剛度，本條規(guī)定是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震力所需的剛度要求。同時底框結(jié)構(gòu)的樓屋蓋應(yīng)采用現(xiàn)澆或者是整體式裝配。

（三）抗震墻應(yīng)符合高寬比要求，避免出現(xiàn)低矮抗震墻

通常把高寬比小于1的鋼筋混凝土抗震墻稱之為低矮抗震墻.而低矮抗震墻的抗側(cè)剛度和承擔(dān)的地震剪力較大，變形能力和耗能能力較差，其破壞形式為剪切破壞.不符合《抗震規(guī)范》3.5.2.3條結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。還應(yīng)特別注意《抗震規(guī)范》7.5.3.2條墻板的厚度不宜小于160mm，且不應(yīng)小于墻板凈高的1/20；墻體宜開設(shè)洞口形成若干墻段，各墻段的高寬比不宜小于2的規(guī)定.即凡是高寬比小于2的墻體都應(yīng)開設(shè)洞口或在墻體中設(shè)置豎縫，需要注意的是墻體開豎縫后各墻板單元的側(cè)移剛度之和要小于原墻體的側(cè)移剛度，所以開縫后需要設(shè)置更多的抗震墻來滿足樓層側(cè)移剛度比的要求。

（四）抗震墻上邊框梁建議按框支梁的要求進(jìn)行內(nèi)力和配筋計算

《抗震規(guī)范》3.5.2.2條結(jié)構(gòu)體系應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力?！犊拐鹨?guī)范》3.5.3.1條宜有多道抗震防線?？拐饓偷卓蚪M成了底框結(jié)構(gòu)的多道防線.當(dāng)在地震作用下抗震墻開裂喪失承載力后，為使邊框梁仍然具有對豎向荷載的承載能力而不至于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌，所以建議抗震墻上邊框梁按框支梁的要求進(jìn)行內(nèi)力和配筋計算。

（五）底層框架和抗震墻的抗震等級

《抗震規(guī)范》7.1.9條底部框架-抗震墻砌體房屋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分，除應(yīng)符合本章規(guī)定外，尚應(yīng)符合本規(guī)范第6章的有關(guān)要求；此時，底部混凝土框架的抗震等級，6、7、8度應(yīng)分別按三、二、一級采用，混凝土墻體的抗震等級，6、7、8度應(yīng)分別按三、三、二級采用。實際工作中，部分剛從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的人員很容易按《抗震規(guī)范》6.1.2條表6.1.2現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級執(zhí)行而導(dǎo)致抗震等級取值錯誤給建筑結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。

（六）加強(qiáng)概念設(shè)計和強(qiáng)化構(gòu)造要求

作為一名結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，不僅要正確熟練的掌握相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，還必須具備良好的概念設(shè)計理念和構(gòu)造要求，做到結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件布置合理，傳力路線明確。滿足抗震規(guī)范的相關(guān)構(gòu)造要求，在底部框架-抗震墻砌體房屋設(shè)計中應(yīng)特別注意對過度層砌體和構(gòu)造柱的設(shè)置要求。

三、底框結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

底框結(jié)構(gòu)在具體設(shè)計的時候，不僅要注意上面所提到的六個問題，在一些細(xì)節(jié)方面要進(jìn)行設(shè)計的優(yōu)化，這樣，設(shè)計的效果才會更加的突出。就目前個人經(jīng)驗來看，其設(shè)計優(yōu)化主要從材料和人員兩方面進(jìn)行：所謂的材料設(shè)計優(yōu)化主要指的是在具體設(shè)計的時候考慮建筑所處的區(qū)域，在自然環(huán)境和氣候條件的綜合考慮下對材料的性能和規(guī)格進(jìn)行把握，然后選擇最符合要求的材料，這樣，整個建筑用料的質(zhì)量會得到完美的提升。簡言之，材料性能的優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮，建筑的質(zhì)量安全效果明顯加強(qiáng)。

四、結(jié)束語

綜上所述，底層框架-抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)在具體的設(shè)計工作中，需要從技術(shù)角度、人員角度、材料角度以及工程所處區(qū)域等做綜合的考慮，使這種結(jié)構(gòu)體系在實際運用中更安全適用經(jīng)濟(jì)，這對充分發(fā)揮其結(jié)構(gòu)體系優(yōu)勢意義重大。

參考文獻(xiàn)：

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