莊愛國

（身份證號：130534197402207920）

淺析底層框架砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

莊愛國

（身份證號：130534197402207920）

上剛下柔的結(jié)構(gòu)體系是底層框架砌體結(jié)構(gòu)的主要特征，在地震災(zāi)害中證明，這種砌體結(jié)構(gòu)的抗震性不強(qiáng)，除抗震計算外還需要加強(qiáng)抗震措施。本文將從抗震概念設(shè)計及具體應(yīng)用等方面展開論述。

底層框架；概念設(shè)計；抗震設(shè)計

1 底層框架-抗震墻多層砌體混合結(jié)構(gòu)的概況

底層框架-抗震墻多層砌體混合結(jié)構(gòu)（簡稱底框結(jié)構(gòu)）是指底層為鋼筋混凝土框架加抗震墻（磚或鋼筋棍凝土）、二層及二層以上為砌體的結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由于城市規(guī)劃和建筑功能的要求，這種結(jié)構(gòu)體系在我國的臨街建筑中應(yīng)用非常普遍。但是，從結(jié)構(gòu)抗震的角度來看，這種底層和上部各層層間剛度、層間極限承載力和極限變形能力的差異，往往使底層成為薄弱層。當(dāng)不適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)某一樓層又會使相鄰樓層變?yōu)樾碌谋∪鯓菍印Ｒ虼?，在一定程度上增加了抗震設(shè)計的難度。

2 底層框架砌體抗震中存在的主要問題

2.1 底層側(cè)移剛度大

底層為大商場等有大空間使用要求時，底層抗震墻設(shè)置得很少，其底層的側(cè)移剛度比縱橫墻較多的第二層小得多。這種結(jié)構(gòu)由于其地震傾覆力矩主要由鋼筋混凝土框架柱承擔(dān)，使得底層鋼筋混凝土框架柱的承載能力大為降低，底層成為較薄弱的樓層；在強(qiáng)烈地震作用下底層成為彈塑性變形和破壞集中的樓層，危及整個房屋的安全。底層沿縱向分成幾個較大空間，一些設(shè)計方案把分隔橫墻設(shè)計成為帶構(gòu)造柱、圈梁的磚墻，使得底層的橫向與縱向均不能形成完整的框架抗震墻體系。在地震作用下這些分隔墻因側(cè)移剛度大而先開裂，又因其承載能力和變形能力較鋼筋永框架差而破壞嚴(yán)重，并且過早的退出工作，產(chǎn)生彈塑性內(nèi)力重分布，導(dǎo)致底層框架抗震墻部分破壞嚴(yán)重。

2.2 過渡層設(shè)計不合理

抗震墻磚房的二層稱為過渡層。此層擔(dān)負(fù)著傳遞上部的地震剪力和上部各層地震力對底層樓蓋的傾覆力矩引起樓層轉(zhuǎn)角對第二層層間位移的增大，因而此層受力復(fù)雜，也顯得非常重要。對于底部框架抗震墻磚房，當(dāng)?shù)讓影纯拐鹨?guī)范要求設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻后，房屋底部的側(cè)向剛度和水平承載力有較大提高；此時如果忽略過渡層墻體的側(cè)向剛度和水平承載力的降低，可能使房屋的過渡層成為薄弱層；由于過渡層磚砌體的變形能力較底層相對較差，因而將降低這種房屋的抗震性能。

3 底層框架砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中應(yīng)注意的問題

3.1 概念設(shè)計要恰當(dāng)合理

選擇對抗震有利的建筑場地，簡化建筑體型，講究規(guī)則對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，抗震結(jié)構(gòu)體系合理、明確等是確?？拐鹪O(shè)計合理的基本設(shè)計內(nèi)容。同時抗震設(shè)計應(yīng)滿足“小震”不壞“，中震”可修和“大震”不倒的設(shè)防目標(biāo)。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GBJ50011-2010）規(guī)定，底部應(yīng)沿縱橫兩方向均勻?qū)ΨQ布置框架-抗震墻體系，并重點強(qiáng)調(diào)底部抗震墻應(yīng)是雙向、對稱布置并縱橫抗震墻相連。由于底部框架墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻屬低矮墻，其抗剪剛度相對較大，如果布置的墻肢較長、平面形式復(fù)雜，很容易出現(xiàn)局部剛度過大，受力過于集中的現(xiàn)象，甚至經(jīng)常出現(xiàn)只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側(cè)剛度比限值的情況。如果不作處理，則會造成建筑的剛度中心對質(zhì)量中心的偏心距較大，地震力作用下會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。底部框墻結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)不宜過大，一般控制在7.5m左右，并且框架梁上懸墻數(shù)目不應(yīng)超過一道。首先從使用功能上，底框結(jié)構(gòu)大多為商住樓，該跨度對應(yīng)上部可分割為兩開間，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，開間尺寸都必須以滿足砌體結(jié)構(gòu)所能實現(xiàn)的功能。

3.2 嚴(yán)格控制側(cè)移剛度比

現(xiàn)行抗震規(guī)范對底層框架磚房第二層與底層的側(cè)移剛度比不僅會影響地震作用下的層間彈性位移，而且對層間極限剪力系數(shù)分布、薄弱樓層的位置和薄弱樓層的彈塑性變形集中都有很大影響。因此應(yīng)嚴(yán)格的限制側(cè)移剛度比，設(shè)計中并對此作控制性驗算。這是因為該比值分析結(jié)果表明，當(dāng)側(cè)移剛度比＞2時，在強(qiáng)烈地震作用下會造成薄弱的底層彈塑性變形集中，彈性位移增大，會加速底層的破壞；但當(dāng)1.2，特別是1.0時，由于底層縱橫向抗震墻設(shè)計過多，底層過強(qiáng)，又會使薄弱樓層轉(zhuǎn)移到上部抵抗變形能力相對較差的磚房層，這也是不利的。所以，規(guī)范GBJ50011-2010規(guī)定，6度、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，實際設(shè)計時控制在1.5左右為宜。

3.3 結(jié)構(gòu)體系要合理

底部框架磚房的底層或底部兩層均應(yīng)設(shè)置縱橫向的雙向框架體系，因為底部的地震剪力按各抗側(cè)力構(gòu)件的剛度分配，在這些結(jié)構(gòu)混用的體系中，磚墻較框架的抗側(cè)力剛度大得多，在地震作用下，磚墻先開裂破壞，而磚墻的變形能力較框架要差得多，這樣會形成磚墻構(gòu)件先退出工作，導(dǎo)致加重半框架或部分框架的破壞。

總之，底層框架砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要嚴(yán)格按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)和原則設(shè)計做到地震時破壞機(jī)理明確合理，爭取達(dá)到在罕遇地震下裂而不倒，最大限度的減少人民生命財產(chǎn)的損失。

[1]郭繼武.建筑抗震疑難釋疑[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]蔡紅衛(wèi).淺析底部框架抗震墻磚房抗震設(shè)計[J].山西建筑，2006.

[3]楊紅衛(wèi)，薛嚴(yán)濤，朱永權(quán).底部框架結(jié)構(gòu)抗震性能及抗震設(shè)計研討[J].工程抗震，2001.

TU364

A

1673-0038（2015）33-0011-01

2015-7-12