简述墙砌体房屋抗震设计中底部框架的计算要点

　　摘 要：底部框架-抗震墙砌体房屋是多层砌体房屋中的一种特殊形式，是我国特有的一种结构形式。分析提高这类房屋整体抗震能力的计算要点，对于搞好这类房屋的抗震设计是非常重要的。

　　关键词：底部框架;抗震墙砌体房屋;抗震设计;计算要点

　　Abstract: the bottom frame shear wall masonry building of multistory masonry buildings is a special form in our country; it is a special structural form. Analysis of the improvement of the overall housing anti-seismic ability calculation is very important to doing well this kind of building seismic design.

　　Key words: bottom frame; shear wall masonry buildings; seismic design; calculation;

　　中图分类号：TU22 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

　　1、前言

　　对城镇临街建筑及居民小区建筑，经常要考虑到商业经营和办公的需要，做成底层框架-抗震墙、上部多层砌体房屋，它的优点在于房屋的底部可提供较大较灵活的空间做商业，在上部可盖空间规整、不露柱子，造价低廉的砖混住宅。其结构特点是在结构竖向体系、结构材料体系、结构刚度等多方面，在竖向存在突变，是一种抗震不利的结构体系，本来应该避免采用。但随着对此类结构研究的深入，发现只要合理的设计此种结构，还是能达到一定抗震性能的。

　　2、底部框架-抗震墙房屋的震害及其分析

　　底部框架-抗震墙房屋是由底层或底部两层为框架-抗震墙，上部为多层砖混结构构成。这类结构的底层或底部两层具有一定的抗侧力刚度和一定承载能力、变形能力以及耗能能力;上部多层砖房具有较大的抗侧力刚度和一定的承载能力，但变形和耗能能力相对较差。这类结构的整体抗震能力既决定于底部和上部各自的抗震能力，又决定于底部和上部的抗侧力刚度和抗震能力的相互匹配程度，也就是不能存在特别薄弱的楼层。震害调查和试验研究表明，当底层无抗震墙或抗震墙数量较少时，底部框架-抗震墙房屋的震害集中在底层框架部分，且墙比柱重，柱比梁重。

　　3、底部框架—抗震墙部分地震剪力的分配

　　水平地震剪力要根据对应的框架—抗震墙结构中各构件的侧向刚度比例，并考虑塑性内力重分布来分配，使其符合多道防线的设计原则。

　　3.1抗震墙

　　底部框架—抗震墙侧向刚度中，钢筋混凝土占有相当的比例。从控制底部设置一定数量的抗震墙和底部的二道防线的设计原则考虑，抗震墙作为第一道防线，底部的横向和纵向地震剪力的设计值应该全部由该方向的抗震承担。地震剪力按各地震墙的侧向刚度比例进行分配

　　3.2框架

　　在地震作用下，底部抗震墙开裂，抗震墙开裂后将产生塑性内力重分布。底部框架作为第二道防线，其抗震性能如何，对底部框架—抗震墙砌体房屋的整体抗震能力起着很重要的作用。因此，底部框架承担的地震剪力设计值，可按底部框架和抗震墙的有效侧向刚度比例进行分配。有效侧向刚度的取值，框架刚度不折减，钢筋混凝土抗震墙可乘以折减系数0.3，砖墙可乘以折减系数0.2。

　　4、底部框架托墙梁计算

　　底部框架托墙梁的受力状态是非常复杂的。通过空间有限元分析方法对该项内容进行的大量计算分析工作，总结了底部框架—抗震墙砌体房屋底部框架托墙梁承担竖向荷载的特点和规律。分析表明，底层框架—抗震墙砌体房屋第一层的框架托墙梁和底部两层框架—抗震墙砌体房屋第二层的框架托墙梁承担竖向荷载的特点和规律是相同的。在不考虑上部墙体开裂的前提下，底部框架—抗震墙砌体房屋的上部砌体墙未开洞时，对于其下部框架托墙梁的墙梁作用是较为明显的。

　　4.1 影响底部框架托墙梁承担竖向荷载的主要因素

　　(1)上部砌体部分墙上开洞情况(如跨中开门洞和跨端开门洞等)。

　　(2)上部砌体部分墙中构造柱、圈梁设置情况(如内纵墙与横墙交接处设置构造柱的不同情况及圈梁的截面尺寸等)。

　　(3)上部砌体部分层数

　　(4)底部框架跨数

　　4.2底部框架托墙梁内力计算的基本原则

　　在静力设计时，两端有框架柱落地的托墙梁及其上部的砌体墙可作为墙梁进行计算。抗震设计时，考虑到实际地震作用与实验室条件的差异，“大震”时梁上墙体严重开裂，若拉结不良则出平面倒塌，震害十分严重，托墙梁与非抗震的墙梁受力状态有所差异，当按静力的方法考虑有框架柱落地的托梁与上部墙体组合作用时，若计算系数不变会导致不安全，需要依据开裂的程度调整计算参数。

　　5、底部框架-抗震墙房屋设计的注意事项

　　5.1 结构布置

　　底部框架-抗震墙房屋的层数和总高度的限制;房屋抗震横墙的间距限制，该项限制主要是为了满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求，防止楼板平面出现过大的变形而不能使各层的地震作用传到抗震横墙上。上部砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐;房屋的底部，应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应均匀对称布置或基本均匀对称布置。底部框架-抗震墙房屋的框架和抗震墙的抗震等级，6、7、8度可分别按三、二、一级采用。

　　5.2计算要点

　　层刚度比的控制，底层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向，第二层与底层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.5，8度时不应大于2.0，且均不应小于1.0。控制侧向刚度比，是为了使底部框架-抗震墙砖房的弹性位移反应较为均匀，减少在强烈地震作用下的弹塑性变形集中，从而提高整个房屋的整体抗震能力，防止底部结构出现过大的侧移而导致建筑物严重破坏。另外,侧向刚度比也不应小于1.0，即底层的纵、横向抗震墙也不应设置的过多，避免底层过强将薄弱层转移到上部的过渡层。在设计的过程中，设计人员按规范要求设置抗震墙后，过渡层与其下相邻层的刚度比的上限一般较容易满足，但下限“均不小于1.0”的要求很难满足。这一现象在底部密柱、层高较低时表现得尤为突出。碰到这种情况，有以下方法处理：减少底部抗震墙的数量;在上层墙体结构中增加构造柱(在墙体中部);将部分剪力墙延伸到过渡层。

　　6.结合一工程实例就利用软件计算中需要注意的问题

　　6.1 底层剪力墙的布置和计算

　　(1)剪力墙的布置应“均匀、对称、周边、分散”。对此，《抗震规范》对此有详细的叙述，除以上原则外，剪力墙的布置还要考虑上面几层的质心位置，使底层纵横向的刚心尽可能与整栋房屋的质心重合。

　　(2)低矮剪力墙的避免

　　规范规定：高宽比小于1时，可以仅计算剪切变形;高宽比不大于4且不小于1时，应同时计算弯曲和剪切变形。高宽比大于4时，等效侧向刚度不考虑。高宽比小于1时，称为低矮剪力墙，它的变形和耗能能力很差，破坏形式为剪切破坏(脆性破坏)。所以工程中应避免使用，或者应利用结构缝将其分开。

　　(3)剪力墙开洞口

　　底部框架—抗震墙房屋进行设计时，所布置的抗震墙既要满足侧移刚度比限值的要求，又要满足承载力计算的要求。经常遇到承载力验算不满足，增加抗震墙的数量或厚度，满足了承载力验算的要求，但侧移刚度比限值又不满足了的问题，解决的办法主要是设置结构洞口，即采用在钢筋混凝土抗震墙上设置洞口并采用轻质砌块材料填实的方法，将抗震墙的刚度降低，在满足承载力验算的要求的同时符合侧移刚度比限值的要求。

　　6.2 底框托梁上的荷载及设计

　　因底框托梁承受上部房屋墙体及楼面的荷载较大，如何处理上部荷载对托梁的设计影响成为关键问题。目前，PKPM软件仅提供了三种方法：

　　(1)全部作为均布荷载作用，此时用户输入的上部荷载折减系数为1.0;

　　(2)近似地将部分荷载作为均布荷载，其余作为集中荷载作用到柱子上。此时用户输入的荷载折减系数小于1.0;

　　(3)规范方法，即考虑墙梁组合作用对托梁进行计算。实际设计中，一般采用如下规定：当抗震设防烈度为8度及以上时，上部荷载不折减，采用方法1，托梁配筋与普通梁一样按受弯构件计算;当设防烈度为6、7度时，上部荷载可以考虑折减系数。当输入的折减系数不宜太小，一般可输入0.7～0.9，但不应少于四层荷载值。

　　7、结语

　　底部框架-抗震墙结构作为一种经济有效的结构形式，适应我国当前经济发展的需要。尽管其抗震性能不是很好，但只要设计人员严格按照规范和人们的实践和试验经验进行设计，完全能够满足人们的需要。

　　参考文献：

　　1. 陈岱林等，砌体结构CAD原理及疑难问题解答，中国建筑工业出版社，2004;

　　2. 高小旺等，建筑抗震设计规范理解与应用，中国建筑工业出版社，2002;

　　3. 中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范GB50011-2010;

　　4. 中华人民共和国国家标准，砌体结构设计规范GB50003-2001;

　　5. 郑山锁、薛建阳，底部框剪砌体房屋抗震分析与设计，中国建材工业出版社，2002。

　　6.《建筑震害与设计对策》黄世敏 杨沈 等编著

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 简述墙砌体房屋抗震设计中底部框架的计算要点

文章地址： http://www.qikanvip.com/jianzhusheji/4739.html