浅析底框-抗震墙结构体系设计要点

【关键词】底部框架；砌体房屋；抗震设计

　　底部框架一抗震墙砖砌房屋，是指底部为钢筋混凝土框架一抗震墙结构，上部为多层砖墙承重房屋。底部框架抗震墙砖房是砌体房屋中的一种特殊形式，它由底部框架抗震墙结构和上部砖混结构共同组成。由于上下结构材料不同，抗震性能存在着较大差异，使得这类结构的抗震设计较为复杂。如果设计不当就会对结构抗震性能留下隐患。底部框架抗震墙砖房主要用于临街底部商店上部住宅工程，底部可设置一层或两层商店。虽然此类结构对抗震而言不值得提倡，但经济上有一定的优势，所以仍很受开发商青睐，特别是中小城市应用更为广泛。

　　1 抗震设计基本要求

　　1.1 建筑高度和层数

　　以往震害分析表明，底部框架砌体房屋的震害随着楼层数的增加而加剧。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)在总结历次震害经验的基础上，结合我国的国情，制定出了我国在不同设防烈度下的底部框架砌体房屋总高度和层数限值。设计中房屋总高度和层数限值应同时满足，因为楼盖重量占到房屋总重的一半左右，房屋总高度相同，多一层楼盖就意味着增加半层楼的地震作用；同时对底部的倾覆力矩大大增加，在中、强地震作用下，因倾覆力矩过大，使得边柱产生较大的附加轴力，底部承载力急剧下降，部分边柱出现拉断的现象，震害加剧。减少层数、降低层高、增加过跨抗震墙的数量是削弱倾覆力矩影响的有效途径。

　　1.2 建筑平面的均匀性、整体性

　　建筑平面布置应简洁、规则、对称，尽可能减少上部 房单元形式。对于上部砖房，纵横墙的布置宜均匀对称，沿平面内宜对齐，同一轴线的窗间墙宽度宜均匀。楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。烟道、风道等不应削弱墙体。对于下部框架抗震墙结构，要求柱网对应上部砖房布设，尽可能使较多的墙体落于柱网上。纵横向均应给结构专业留出设置抗震墙的位置，特别是临街一便I开设门窗洞口设置纵向抗震不受开发商喜欢，这就要求建筑师与结构师密切配合，同时做好开发商的工作。只有注意平面的均匀性、良好的整体性，做到质心与刚心相一致，才能减小地震作用下结构产生的扭转效应。

　　2 底部框架抗震设计存在的问题

　　2.1 底部抗震墙的设置

　　部分地区在采用底层框架抗震墙结构时，底部未设置抗震墙或仅设置砖抗震墙。对于这个问题《建筑抗震设计规范》GBJ11—89规定“抗震墙宜采用钢筋混凝土墙，6度和7度时可采用嵌砌于框架之间的粘土砖墙”；而《建筑抗震设计规范》GB500l1—200l则作了明确界定：“6、7度且总层数不超过5层的底层框架— —抗震墙房屋，应允许采用嵌砌于框架之间的砌体抗震墙，但应计入砌体墙对框架的附加轴力和附加剪力；其余情况应采用钢筋混凝土抗震墙”。

　　另外有些工程中存在着这样一些问题，如：底部钢筋凝土剪力墙设置数量不当，刚度比不满足规范要求；剪力墙位置偏于一侧，造成底层刚度中心和质量中心存在明显的偏差，容易因扭转而引起结构的破坏；墙肢的长度差别较大，部分墙肢的长度超过8米，造成该墙肢受力过于集中，不符合设置多道抗震防线的概念设计要求；抗震横墙间距不满足规范要求等。

　　需要说明的是，底部剪力墙设置数量不当分为两种情况：一种为底部剪力墙布置数量过少，过渡层与底层的刚度比大于规范的限值要求，使得底层成为明显的薄弱楼层；另一种情况为底部剪力墙布置数量过多，过渡层与底层的刚底比小于1，造成薄弱层的转移。

　　2.2 平面凸凹不规则

　　为了解决住宅客厅、厨房和卫生间的采光问题，上部平面凹进部位尺寸较大，加之相邻的楼梯间的影响(在楼梯间处楼板不连续)，使得平面存在严重的凸凹不规则，楼盖刚度较弱，整体性较差，不利于抗震。

　　2.3 楼梯间承重墙体

　　部分建筑为了保证底部使用面积的完整性，将上部各层的楼梯间墙体不落地，改为从室外楼梯登上二层或三层平台，再进人住宅楼体间，这样的设计不利于抗震。

　　3 底部框架抗震设计措施

　　底部框架一抗震墙砖房的砖砌体和混凝土结构部分除应分别满足多层砖房和多层混凝土结构房屋的有关构造措施外，还应满足下列要求：

　　(1)构造柱和圈梁的设置部位：砖混过渡层各横墙(轴线)与内、外纵墙(轴线)交接处及门窗洞口处均应设置构造柱，且每轴线均设置圈梁；其它砖混层应根据房屋的总层数按抗震规范中多层砖房的规定设置。(2)构造柱的截面尺寸宜采用300mm×300mm，且不应小于240mm×240mm；圈梁的截面尺寸宜采用240mm×300mm，且不应小于240mm ×240mm。(3)构造柱的纵向钢筋不宜小于4 l4，箍筋间距不宜大于200mm(柱上、下端500mm 范围内为100mm)，箍筋直径应≥ 8；圈梁的纵向钢筋不宜小于4 l0，箍筋间距不宜大于200mm。 (5)砖混过渡层构造柱纵筋在相邻框剪层柱(梁)内锚固长度：单元四角处≥40d，其余部位≥35d，或在柱(梁)内留出短筋与过渡层构造柱纵筋搭接，搭接长度≥1 2倍锚固长度。当构造柱与框架梁连接时，梁的相应部位应采用间距100mm、直径≥ 8的箍筋加强。(6)构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎，先砌墙，后浇柱，并应沿墙高每隔500mm设2 6 拉结钢筋，钢筋伸入墙内不宜小于lm。(7)为改善房屋的整体抗震性能，应尽量减轻上部结构的重量，如采用空心砖、加气混凝土砌块等。

　　4 底部框架抗震设计其他应注意的问题

　　4.1 抗震墙布置太少

　　虽然满足了规范提出的侧向刚度比要求，但由于抗震墙布置太少，每个墙段分得的剪力值太大，大大超过了抗震墙所能负担的范围，通常这种情况发生在侧向刚度比在1.5～1.8之间时。在SAT一8显示的计算结果中，可以看到：有多道抗震墙超筋，最多时要占到抗震墙总数的50％左右。解决的办法是增大底层侧向刚度，增大抗震墙的截面或长度，或者在适当的位置增设抗震墙。

　　4.2 抗震墙布置集中

　　有时抗震墙布置得太集中，会导致抗震墙局部应力集中。通常这种情况发生在侧向刚度比在1.2左右的时候。在SAT一8显示的计算结果中，可以看到仅有一道或两道抗震墙超筋。解决的办法是调整该抗震墙的截面或长度，有时长度仅加长或缩短0.1 m-0.2 m，就可以满足要求。

　　4.3 抗震墙上开洞的要求

　　当抗震墙面上的门窗等开孔面积不超过墙面面积的l5％，且孔间净距及孔洞至墙边的净距大于孔洞长边尺寸时，可以忽略洞口的影响，按整体悬臂墙进行计算。当开有较大洞口时，截面的整体性已经破坏，此时应按两片墙分别进行计算，抗震墙间洞口以上的混凝土墙已经蜕变为弱的连梁。在运用PKPM进行模型输入时应按两片墙输入。

　　5 结 语

　　底部框架抗震墙砖房上部和底部抗震性能差异较大，本文针对实际工程中底部框架抗震墙房屋抗震设计中存在的问题进行了分析，并结合《建筑设计抗震规范) GB500l1—200l，从底部抗震墙的设置、框架梁柱和上部墙体的布置以及过渡层的设计等方面提出了原则性的意见。

　　参考文献

　　[1]建筑抗震设计规范(GB 50011-2001) [S].北京：中国建筑工业出版社.2001

　　[2]常业军.多层砖混房屋抗震设计的几项措施[J].建筑技术.2002(5)

　　[3]常业军，柳炳康.合肥市底层框架砌体房屋震害预测[J].工程抗震，2002(2)：32—36