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1、浅谈底层框架抗震墙砌体结构的设计摘要： 结合我国多年来底层框架抗震墙砖混结构的震害经验,对底层框架抗震墙砖混结构的震害进行了分析,总结了其抗震设计的基本要求和具体措施。关键词： 底层框架抗震墙,抗震能力,砖混结构近年来,随着我国小城镇建设步伐的加快，底层为钢筋混凝土框架结构的大空间公共建筑，上部为小开间砖混结构的建筑，因其造价比多层框架房屋造价低，因此在一些沿街商用建筑中被广泛采用。现结合本人多年的设计实践上对底层框架多层砌体结构的抗震性能进行分析。 1.底层框架多层砌体房屋抗震性能分析 1.1竖向结构形式突变影响整体抗震性能 一般此类建筑底层较为空旷，而上部为小开间住宅，上部砌体结构平面布置
2、上纵横墙较密，重量大，侧向刚度也大，而底层柔性框架结构其侧移刚度比上层小很多，在布置 上就形成了下柔上刚的结构形式。发生地震时此类建筑物由于上下结构形式不同，结构刚度沿竖向分布不连续，在刚度突变处易产生较大的应力集中，从而可能导致大的非线性变形。在地震反复作用下若这些部位的塑性变形持续发展，刚度进一步减小，最终可使底层框架结构侧移骤增，框架柱严重酥裂，甚至倒塌。 1.2 上下结构荷载传递不平衡 底层框架多层砌体结构在转换层外，荷载传递路线发生了变化或中断，上部多层砌体结构是由承重墙传递荷载，荷载传递到底层框架时会出现梁柱受力不均衡，从而导致底层框架产生较大的扭转效应。 1.3 底层框架结构抗震
3、性能分析 1）底层框架的震害主要集中在梁柱节点处，总的情况是柱的震害大于梁柱，柱顶震害大于柱底，角柱震害大于内柱。由于房屋不可避免地要发生扭转，角柱所受的附加剪力最大，角柱受双向弯矩作用，所受的约束比其它柱小；短柱震害大于一般柱，短柱刚度增大，所受的地震剪力大，它易发生剪切破坏，严重时发生脆性错断，而导致灾难性的后果。 2）底层框架由于侧移刚度小，地震时水平位移较大，过大的水平位移使结构偏心加剧，此时竖向荷载将使结构产生较大的附加内力，出现P- 效应，严重时将使结构发生倒塌。 3）房屋的坚向荷载和地震荷载都是越到下层越大，由于底层框架多层砌体结构上部重量大，底层柔，是头重脚轻的结构形式，结构平
4、面布置刚度和质量如不对称，也促使底层框架产生较大的侧移变形，使底层柔性框架易于遭受扭曲破坏。 2 底层框架抗震墙砖混结构的基本要求 2. 1 房屋的平、立面布置应规则、对称,使结构抗侧力构件的布置尽量对称,这样就可以减少水平地震作用下的扭转。 2 . 2 房屋的高度要限制、高宽比例必须适当,根据震害经验,GB 50011-2001 建筑抗震设计规范对这类房屋的总层数给予了较严格的限制,即6 、7 度区不宜超过7 层,高度不超过22 m ,8 度区不宜超过6 层,高度不超过19 m。 2. 3 抗震墙的最大间距限值:上部砖房各层的横墙间距要求和多层砖房的要求一样,底层框架抗震墙部分,由于上面几层
5、的地震作用要通过底层的楼盖传至底层抗震墙,楼盖产生的水平变形要比一般框架抗震墙房屋分层传递地震作用的楼盖水平变形要大。因此,在相同变形限制条件下,底层框架抗震墙砖房底层抗震墙的间距要比框架抗震墙结构的间距要小一些。GB 50011-2001建筑抗震设计规范规定6 、7 、8 度区分别为21 m、18 m、15 m。 2. 4 底层框架抗震墙砖混房屋的底层和底部二层应设置为框架抗震墙结构体系。底层应设置为纵、横向的双框架抗震墙体系,尽量使纵横抗震墙在两方向对称均匀布置,有利于提高底层的刚度,提高抗震能力。 2. 5 底部框架抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底部侧 向刚度的比值,6 、7 度时不
6、应大于2. 5 ,8 度时不应大于2. 0 ,且均不应小于1. 0 ; 底部两层框架抗震墙房屋的纵横两个方向,底层与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与第二层侧向刚度的比值,6 、7 度时不应大于2. 0 ,8 度时不应大于1. 5 ,且均不应小于1. 0 。 2. 6 底层框架和钢筋混凝土抗震墙的抗震等级,6 、7 、8 度应分别按三、二、一级采用。 2. 7 底层框架抗震墙结构中的钢筋混凝土抗震墙高宽比应控制在1. 5 左右。 3.当前底层框架结构抗震设计中常见问题 抗规第3.4.2 条明确规定“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构
7、的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减少，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变”。但在实际工作中，建筑布置的合理性往往被忽视。目前的一些建筑设计，由于仍沿袭不设防时的设计思路，将抗震基本要求搁置一边，为片面追求建筑效果，将底层框架房屋平面上多处凹进凸出，导致各部分质量极不均匀，建筑物外纵墙多处被人为割断，严重影响抗震刚度。 4.底层框架结构抗震设防措施 对于底层框架抗震墙的砖房，底层框架抗震墙和上部砖房部分均具有一定的抗震能力，但这两部分不同承重和抗侧力体系之间的抗震性能是有差异的，而且其过渡楼层的受力也比较复杂。为了使这类房屋的抗震设计满足“小震不坏”，“中
8、震可修”和“大震不倒”的抗震设防目标，其防治措施可从 以下几个方面进行考虑： 1)框架砖房的底层，不应采用纯框架结构。结构设计人员要及早介入建筑方案与初步设计，并和建筑工种与建设单位反复协商，在不影响或少影响功能的前提下，使纵横外墙、室内分隔墙等尽量对称，并均匀地在纵横两个方向设置一定数量的抗震墙，使上层与底层的纵横向侧移刚度比，能够满足规范要求。根据砌体结构设计规范(GB50003- 2001)条文说明，底层设置一定数量抗震墙的框支墙梁房屋模型振动台试验表明，其抗震性能不仅不比同样层数的多层房屋低，甚至还要好些。所以，在底框结构中合理设置一些抗震墙是非常重要的。 2) 部剪力法仅适用于刚度比
9、较均匀的多层结构，对于具有薄弱底层的底层框架砖房，应考虑塑性变形集中的影响。另外，经分析知道提高软层的屈服强度可以减少软层塑性变形的集中。因此，底部剪力法对底层地震剪力要乘以一个1.2l.5的增大系数。 5.结束语 底层框架砌体房屋是城镇中沿街常见的一种建筑形式，以底层的布置灵活性等优点深受业主喜爱，而底层框架砌体房屋又是上刚下柔结构体系，这就对抗震设计提出更高的要求。以上通过对震害原因的分析，提出几种增强抗震能力的方法。目前，对其抗震设计的研究已经日臻完善，这类建筑结构在将来的建筑领域中还会继续具有顽强的生命力。 参考文献： 【1】.建筑抗震设计规范(GB50011-2010)(2008版).北京:中国建筑工业出版社.2010. 【2】.砌体结构设计规范(GB50003-2011).北京：中国建筑工业出版社.2011. 【3】.混凝土结构设计规范(GB50010-2010).北京:中国建筑工业出版社,2010. 【4】.陈世鸣.钢筋混凝土和砌体结构的抗震设计.北京：中国建筑工业出版社.1999