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1、底层框架结构抗震墙房屋震害研究与分析摘要： 基于对底部框架抗震墙结构抗震设计要求的分析，从底部框架抗震墙设计、过渡层设计出发，给出了抗震设计中应注重概念设计、控制侧移刚度比、使结构体系合理。以汶川地震为例，在汶川地震中,各类结构形式的建筑物都有不同程度的破坏。其中砌体结构破坏最多,特别是村镇民房,基本没有设置圈梁和构造柱。框架结构总体表现较好,基本做到了大震不倒。底框结构底部没有设置抗震墙的底层和过渡层破坏较多,按新规范设计的表现较好。关键词：底部框架抗震墙房屋；抗震设计；侧移刚度比项目基金： 河南省科技攻关课题“底层框架结构震害预测技术研究”（项目编号：102102310698） 2008年
2、5月12日,在我国四川省汶川县,发生了里氏8. 0级,震中烈度为11度的大地震,多个省市受灾。地震中,各种结构形式的建筑物均有不同程度的破坏,对我国的抗震设计提出了新的要求。通过对底框架砖混房屋的震害调查，破坏机理及抗震性能的分析,今后我们设计中要注意以下几方面。 1结构抗震设计的要求 底部框架抗震墙砖房具有上刚下柔，上重下轻的特点，房屋的震害程度与房屋的平面布置和上下墙体的相对位置，以及上下层的层间侧移刚度比等密切相关。 a.“强柱弱梁”原则 底部框架抗震墙砖房设计遵循的基本原则就是：“强柱弱梁”、“强节点弱构件”，目的是使框架结构在强烈地震作用下,塑性铰先出现在梁端，后出现在柱端。如果框架
3、的任一柱端先出现塑性铰，可能会引起同一层其它柱端相继出现塑性铰，房屋因此而倒塌。但是底层框架梁因为要承担竖向荷载引起的较大弯矩，截面较大，因而在截面抗弯强度的计算上满足“强柱弱梁”的要求很困难,所以在构造上特别是箍筋的配置上应尽量实现“强柱弱梁”的设计原则。 b.结构平面均匀性、整体性 建筑平面布置应简洁、规则、对称，并尽可能减少上部砖房单元形式。上部砖房纵横墙均匀对称布置，沿平面内宜对齐，同一轴线的窗间墙宽度宜均匀。下部框架抗震墙结构，则要求柱网对应上部砖房布设，尽可能使较多墙体落于柱网上。尽可能的将抗震墙对称分散布置，使纵横向抗震墙相连，纵向抗震墙应布置在外纵轴线，增强抗倾覆能力，避免出现
4、低矮抗震墙(高宽比小于1)，使层间刚度比使得结构的刚度中心与质量中心重合，减少地震作用下结构产生的扭转效应。 c.结构立面的均匀性、连续性 底部框架抗震墙砖房结构的显著特点就是“上重下轻”。为尽可能降低结构重心，应严格控制房屋层数和总高，根据建筑抗震设计规范（GN500112001），底部结构层高不应超过4.5m。上部砖房各层建筑功能保持一致，墙体竖向应对称连续。对于出屋面的楼梯间,水箱间由于刚度突变,地震时容易引起鞭稍效应，所以要尽可能地降低层高。只有建筑设计做到竖向规则连续才能保证竖向强度和刚度的均匀性，避免上部砖房出现薄弱层，减少应力集中和变形集中。 2抗震墙砖房的抗震设计 a.底层框架
5、抗震墙的设计 目前，底层框架抗震墙砖房的底层设计归纳起来存在以下三方面的问题： 底层为大商场等有大空间使用要求时，底层抗震墙(一般为砖墙)设置得很少，其底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层小得多。这种结构由于其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担，使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低，底层成为较薄弱的楼层；在强烈地震作用下底层成为弹塑性变形和破坏集中的楼层，危及整个房屋的安全。要解决以上问题，首先，建筑平面布置时，应考虑在适当部位布置一些墙体。其次，采用钢筋砼抗震墙来代替砖抗震墙，一片相同厚度、高度和长度砼墙的抗侧刚度是砖墙的好几倍，既可减少墙面数又能保证底层的侧移刚度。 b.过渡层的设计 抗震
6、墙砖房的二层称为过渡层。此层担负着传递上部的地震剪力和上部各层地震力对底层楼盖的倾覆力矩引起楼层转角对第二层层间位移的增大，因而此层受力复杂，也显得非常重要。对于底部框架抗震墙砖房，当底层按抗震规范要求设置一定数量的抗震墙后，房屋底部的侧向刚度和水平承载力有较大提高；此时如果忽略过渡层墙体的侧向刚度和水平承载力的降低，可能使房屋的过渡层成为薄弱层；由于过渡层砖砌体的变形能力较底层相对较差，因而将降低这种房屋的抗震性能。为避免上述情况发生，应加强过渡层墙体的抗震构造措施。以增加上部砌体结构与底部钢筋砼框架抗震墙结构的连接和整体性，避免由于房屋上部及底部材质不同，结构的自振频率不完全一致，在地震作
7、用下因上、下部连接不强而在二层楼面处形成脱接。 3底部框架结构抗震设计中应注意的问题 a.注重概念设计 选择对抗震有利的建筑场地，简化建筑体型，讲究规则对称，质量和刚度变化均匀，抗震结构体系合理、明确等是确保抗震设计合理的基本设计内容。同时抗震设计应满足“小震”不坏“，中震”可修和“大震”不倒的设防目标。底部框墙结构的柱网不宜过大，一般控制在7.5m左右，并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上，底框结构大多为商住楼，该跨度对应上部可分割为两开间，无论上部为住宅楼，还是办公楼，开间尺寸都必须以满足砌体结构所能实现的功能。 b.严格控制侧移刚度比 现行抗震规范对底层框架砖房第二层与底层
8、的侧移刚度比不仅会影响地震作用下的层间弹性位移，而且对层间极限剪力系数分布、薄弱楼层的位置和薄弱楼层的弹塑性变形集中都有很大影响。因此应严格的限制侧移刚度比，设计中并对此作控制性验算。 c.结构体系要合理 底部框架砖房的底层或底部两层均应设置纵横向的双向框架体系，因为底部的地震剪力按各抗侧力构件的刚度分配，在这些结构混用的体系中，砖墙较框架的抗侧力刚度大得多，在地震作用下，砖墙先开裂破坏，而砖墙的变形能力较框架要差得多，这样会形成砖墙构件先退出工作，导致加重半框架或部分框架的破坏。 参考文献 【1】中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范GB50011-2001，北京，中国建筑工业出版社，2001 【2】杨红卫，薛严涛，朱永权.底部框架结构抗震性能及抗震设计研讨.工程抗震，2001 【3】陈安生.底部框架砖房抗震设计中常见问题分析.工程建设与设计，2006 【4】蔡红卫.浅析底部框架抗震墙砖房抗震设计.山西建筑，2006 【5】李瑛，抗震用楼面反应谱，清华大学硕士学位论文，1996 【6】梁兴文,王庆霖,梁羽凤底部框架抗震墙砖房12比例模型拟动力实验研究土木工程学报,