原 帥

（貴州大學土木建筑工程學院，貴州 貴陽 550003）

底部框架－抗震墻砌體房屋結構具有良好的使用功能，且施工較為簡便，是與我國經濟發(fā)展相適應的特有的結構形式。但由于該類結構的底部易形成薄弱層，因此在歷次大地震中，如1963年南斯拉夫地震、1976年我國唐山地震、2008年我國汶川地震，多發(fā)生以底部為主的嚴重破壞。文章將具體討論該類結構的抗震設計問題。

1 底部框架抗震墻設計

1.1 抗震墻部分的設計

在底部設置一定數(shù)量抗震墻，是避免薄弱層出現(xiàn)的重要途徑，因此規(guī)范[1]在這方面的要求較規(guī)范[2]相關條文更加嚴格。從材料上來講，一般要求采用鋼筋混凝土墻或配筋小砌塊墻作抗震墻，當?shù)讓硬捎闷鲶w抗震墻時，僅允許用于6 °設防且總層數(shù)不超過四層的底框結構中，并明確應采用約束砌體加強房屋的底部。約束砌體的抗震性能和經濟指標介于普通砌體和鋼混材料之間，它既能提高原有砌體的抗壓承載力和側移剛度，又可降低工程造價，在對剛度敏感的底框結構中，使用約束砌體是協(xié)調其底部剛度變化的有力手段，因而規(guī)范[1]重點補充了該種材料在實際工程中的使用規(guī)則，包括層高的限制等。

在抗震墻的平面布置中，規(guī)范[1]明確要求應均勻對稱布置。因此，應避免在臨街建筑中使用底框結構。在具體設計中，應按照抗震墻慣常的布置方式，增強結構的抗扭能力。另外，為了防止樓板平面出現(xiàn)過大的變形而不能使地震作用有效傳遞到抗震墻上，應控制底層抗震橫墻的最大間距。對此，規(guī)范[1]做了更為嚴格的規(guī)定。

合理的抗震墻數(shù)量和位置應使底框結構的層間位移反應較為均勻，使房屋較薄弱部位出現(xiàn)在變形和耗能能力較好的底層，同時避免底層變形過分集中，從而提高結構的整體抗震能力。過渡層的構造柱一般是鋼筋混凝土柱，其剛度對于上下整體剛度有一定程度的影響，規(guī)范[1]規(guī)定在計算剛度比時應計入這一部分剛度。對此，筆者對一6度設防，7層19.8 m的底框結構工程，利用新規(guī)范版本 pkpm進行側剛比的校核，原來計算結果為在Y向地震作用下，第二層與第一層側剛比為0.87，小于規(guī)范[1]1.0的要求，加入構造柱的剛度影響重新計算后，側剛比變?yōu)?.01，符合規(guī)范要求，可以不用調整模型。

規(guī)范[1]在抗震墻的構造方面亦提出了更嚴格的規(guī)定：對于鋼筋混凝土墻體內豎向和橫向的分布鋼筋調整為均不應小于0.3%，對于約束磚砌體墻調整為沿框架柱每隔300 mm配置2 φ8水平鋼筋和φ4分布短筋平面內點焊組成的拉結網(wǎng)片，且增加了約束小砌塊砌體墻的構造要求。

1.2 框架部分設計

底框結構的破壞都表現(xiàn)出“弱柱強梁”的特點：由于底框托墻梁需要承擔上部磚混結構承重墻的荷載，所以梁的截面高度往往較大，剛度遠大于柱的剛度，因此易導致柱先發(fā)生破壞。對此，新規(guī)范增加了對底部框架柱的構造措施，基本接近框支柱的要求，同時應注意作為抗震墻邊框的邊框柱的構造要求。底部框架的相關計算要求基本延續(xù)規(guī)范[2]，需要注意的是對于使用約束普通磚砌體和小砌塊砌體砌體墻的情況，應計入其對框架的附加軸力和附加剪力并進行底層的抗震驗算；底部各軸線承擔的地震傾覆力矩，調整為可近似按底部抗震墻和框架的有效側向剛度的比例分配確定，且明確了按此方法計算框架部分承擔的傾覆力矩略偏??；同時增加了框架柱各軸線承擔的地震剪力和軸力，當樓蓋的長寬比大于 2.5時，尚應計入樓蓋平面內變形的影響，在設計建模時應使用適當?shù)臉巧w剛度假定進行設計。

2 過渡層設計

底框磚砌房屋中的過渡層通常是框架上部砌體結構的首層，主要傳遞上部地震剪力和上部各層地震力對底層樓板的傾覆力矩。但目前結構設計未考慮填充墻在結構中的具體位置對框架側向剛度的影響，而在該類結構中，填充墻使得底部框架部分剛度過大而使薄弱層移至過渡層，造成該層的嚴重破壞。

考慮到過渡層剛度的變化和應力的集中，規(guī)范[1]對過渡層的構造要求進行了集中闡述并予以特別加強，首先要求豎向構件宜對齊貫通，增加了過渡層應在底部抗震墻構造柱處設置構造柱或芯柱，且構造柱間距不宜大于層高，芯柱間距不宜大于1 m，過渡層構造柱的縱向鋼筋增加了設防烈度6 °時的要求，8 °時調整為4φ18，縱向鋼筋錨固長度不小于35 d；當縱向鋼筋錨固在框架梁內時，除滿足錨固長度外，還應對框架梁相應位置采取增設吊筋，增設附加箍筋，設置必要的抗扭箍筋等構造措施來加強。新規(guī)范要求過渡層應在砌體墻的窗臺標高處設置沿縱橫墻通長的水平現(xiàn)澆鋼筋混凝土帶，另外應在砌體墻的構造柱或芯柱之間增設一定規(guī)格的拉結網(wǎng)片或水平點焊網(wǎng)片，符合一定尺寸的砌體墻洞口應增設一定規(guī)格的構造柱或單孔芯柱。為了保證豎向剛度的連續(xù)性，規(guī)范[1]明確了除樓梯間附近的個別墻段外，上部的砌體墻體與底部的框架梁或抗震墻均應對齊布置，對于底部次梁轉換的情況，過渡層的墻體應另采取加強措施。

3 上部磚混結構設計

對于上部磚混結構的方案選擇，應避免選用縱墻承重方案，因為這會造成橫墻較少，同時易引起縱墻的彎曲破壞，削弱了整個結構的抗震能力。且上部磚混結構在地震力反復作用下，在開洞較多的窗間墻等部位出現(xiàn)剪刀形交叉裂縫，由于地震作用自上而下逐層增大，裂縫寬度也會逐層增大。在底框破壞而上部磚混結構能較好保存的建筑物中，圈梁和構造柱的設置對上部結構的抗震起了關鍵作用。在上部磚房沿樓板標高處設置的水平圈梁，加強了內外墻的連接，增強了房屋整體性。通過構造柱、圈梁、樓板和墻體的空間協(xié)同工作，砌體結構的整體剛度和抗震性能會得到很大提高。新規(guī)范增加了芯柱的構造要求。

4 其他方面

對于底框結構的基礎設計，新規(guī)范不再限制具體的基礎形式，只要求整體性好即可。

底框結構的地震作用計算方法仍為底部剪力法，筆者認為對于較重要的底框結構，宜采用振型分解反應譜法對其再次進行內力和變形的驗算，由于該類結構使用多種材料建造，對于其中阻尼比的確定應著重進行研究。

現(xiàn)今的設計思路基本上借鑒了隔震的思想，保證底層具有一定剛度的同時又要使得底層具有一定的變形能力，以耗散部分能量。但其又不是完全意義上的隔震，在條件允許的地方，應利用基底隔震、層間隔震等措施，將隔震的工作從底層框架部分徹底分離出來，以實現(xiàn)完全的隔震效果。

5 結論及建議

綜上所述，文章針對如何有效控制薄弱層對底框結構整體抗震性能的影響，綜合各方研究成果和規(guī)范最新規(guī)定，敘述了具體的實現(xiàn)途徑。另外，建筑場地的選擇、施工的質量、材料的選用等也影響著底框結構的抗震性能，需各專業(yè)人員在設計、施工中嚴格遵守規(guī)范的要求，并總結經驗教訓，綜合考慮，對底框結構的抗震設計提出更加有效的方案。

1 建筑抗震設計規(guī)范[S]（GB50011－2010）

2 建筑抗震設計規(guī)范[S]（GB50011－2001）

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