底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计

赵平

摘 要：底部框架-抗震墙房屋上部和底部抗震性能差异较大，结构布置、底部地震作用效应调整，构造措施等方面要引起重视，才能保障结构安全。本文对底部框架-抗震墙房屋的设计进行分析，同时提出底部框架-抗震墙房屋抗震构造措施。

关键词：底部框架抗震墙 抗震 设计

Abstract: The bottom frame aseismic wall housing upper and bottom seismic performance difference is bigger, the arrangement of structure, the adjustment of earthquake action effects, structural measures and other aspects should be caused take seriously, in order to guarantee the safety of structure. The bottom frame aseismic wall housing design was analyzed, and puts forward the bottom frame aseismic wall building aseismic structural measures.

Key words: bottom frame aseismic wall; seismic; design

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A 文章编号：

近年来，出现了许多的底框一抗震墙结构房屋，底层为商业，上部为住宅的多层房屋。底层商业为钢筋混凝土框架结构，在平面布置上满足了灵活的要求，上部住宅一般为多孔

砖砖混结构，这种结构形式既满足了商业要求，又给附近居民生活带来了很大的方便，另外该结构形式还比较经济。但是，历次震害表明，该结构在震害时底部发生变形集中，因出现大的侧移而严重破坏，甚至坍塌。即从结构抗震角度而言，该结构抗震整体性能差，“头重脚轻、上刚下柔”，最容易引起底层的严重破坏，从而危及整个房屋的安全。所以需要设计上更加慎重的解决好有关问题，保证其结构的安全性。

1 抗震设计基本要求

1）房屋层数和总高度限值

在设防烈度6、7、8、9度时，底部框架-抗震墙房屋的总高度不应超过26、23、20和14m。总层数分别不宜超过8、7 、6 、4层，且砖混层的层高均不宜超过4m。对上部砖混层为医院、教学楼等横墙较少的底部框架—抗震墙砖房的总高度，应比上述规定降低3m，层数相应减少一层，以保证上部砖房的抗震能力。

2）建筑平立剖面及结构布置

底部框架-抗震墙房屋的平、立、剖面应简单、规整，避免楼层错层，平面上质量和刚度均匀对称。四周闭合，尽可能地减小扭转效应。底部框架-抗震墙房屋的底部应采用全框架形式，并应沿纵、横两个方向对称布置一定数量的抗震墙，设防烈度为7度且总层数不超过5层时，可采用嵌砌于框架之间的粘土砖墙或混凝土小砌块墙，其余情况为保证抗震横墙和框架柱能合理地承担水平地震力以及尽量做到纵墙不先于抗震横墙破坏，根据楼、屋盖水平变位要求，这类房屋的抗震横墙间距应满足：在设防烈度6、7 、8、 9度时，底部框剪层分别不能超过25、21、18和15m。抗震墙在布置应做到：第2层和第1层抗震墙的平面布置一致，截面尺寸相同，以满足规范要求；抗震墙布置于上层砖房没有砖抗震墙轴线处，且最好布置在外围或靠近外墙处，以获得较大的整体抗弯刚度。此外，底部框架-抗震墙房屋的砖砌分别符合多层砖房和多层混凝土结构房屋的有关规定。

3）楼层的侧移刚度比和极限剪力系数比限值

为了提高这种房屋的整体抗震能力，应经过合理设计，使房屋的薄弱部位既能出现在变

形和耗能能力较好的底部两层，又可避免该两层变形过分集中而过早丧失承载能力。为此，应同时控制结构砖混过渡层与相邻框剪层的极限剪力系数比和侧移刚度比。砖混过渡层与相邻框剪层的极限剪力系数比和侧移刚度比分别控制在1.10~1.25和1.0~2.0范围内较为合适。

4）框剪层抗震墙数量的合理确定

底部框架-抗震墙房屋框剪层抗震墙的设置数量由抗震横墙最大间距、砖混过渡层与相邻框剪层的侧移刚度比及相邻框剪层的弹塑性位移等限值来控制，且对底层框架一抗震墙砖房，当砖混层为小开间房子时，抗震横墙数量仅由当前两者控制；抗震纵墙数量均由后两者控制。底部框架—抗震砖房的框剪层设置抗震墙后，房屋将需要进行楼层刚度比及框剪层层间位移验算。

5）砖混过渡层与相邻框剪层之间楼板厚度的确定

底部框架-抗震墙房屋的底部框剪层与上部砖混层的抗侧力结构体系不同，要合理完成上部水平地震剪力和倾覆力矩下部的传递和重新分配，并保证楼盖处侧向变形协调，转换层之间的楼板应采用现浇或装配整体式钢筋混凝土板，并必须具有足够的平面内刚度(厚度)。

2 结构计算要点

1)应认真复核结构计算模型，保证模型的准确合理。

2)侧移刚度的控制。《抗震规范》中强调，底层框架一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应接近，抗震设防烈度为6度，7度时不大于2.5，8度时不大于1.5，且均不应小于1.0；底部两层框架一抗震墙房屋的纵横两个方向，底层与底部第二层侧向刚度比值应接近，第三层与底部第二层侧向刚度的比值，抗震设防烈度为6度，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。在实际设计中，常遇到底部框架承载力验算不满足，靠增加抗震墙的数量或厚度来满足，但侧移刚度比限值又满足不了的难题。如果采用设置结构洞口的办法，即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，可在满足承载力验算要求的同时又符合侧移刚度比限值的要求。

3)底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构，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。底部剪力法对底层地震剪力要乘以一个1．2～1．5的增大系数。

4)底框剪力分配不能按照框架一抗震墙的方法进行，因为底层框架砖房只有底层是框架一抗震墙，且底层还有塑性变形，所以要采取双保险的办法。对抗震墙要使其承担全部剪力，对框架要按刚度比分配，不过要注意，在刚度计算时框架是按弹性计算的，而抗震墙开裂后刚度会退化。据有关试验数据得知，其刚度将下降到弹性刚度的20％ ～30％。

5)底层框架柱应考虑地震的倾复力矩引起的附加轴力。

6)框架梁中的扭转效应不可忽视。底部框架结构中悬墙对框架梁产生的扭转效应十分明显，尤其是对边梁及一根梁上有两个以上反向扭矩作用时这一反应更为突出。与抗震墙相连的边框梁应按连续梁计算其内力。

7)剪力墙下基础应考虑地震效应组合。

8)对于结构计算软件的局限性应根据计算软件技术条件进行必要的补充计算。

3 抗震构造措施

1)材料强度要求。《抗震规范》规定底部框架一抗震墙房屋材料强度等级应符合下列要求：框架柱抗震墙和托梁的混凝土等级不应低于C30。

2)砌体抗震墙的最小厚度为240 mm。沿框架柱每隔500 mm配置2Φ6拉结钢筋，并沿通长布置。在墙体的半高处设置与两端框架柱相连的水平系梁，梁高可为60 mm。墙长大于6 m，应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。

3)底部的钢筋混凝土抗震墙应设置为带边框架的钢筋混凝土墙，边框梁的截面宽度不宜小于墙厚的1.5倍，截面高度不宜小于墙厚的2.5倍。边框柱的截面不宜小于不设钢筋混凝土墙的框架柱，且不宜小于墙厚度的2倍。因使用要求无法设置边框柱的墙，应设置暗柱，其截面高度不宜小于2倍的墙厚度，并应单独设置箍筋。高宽比小于1.0的抗震墙设置竖缝断开时，竖缝处应放置两块预制的钢筋网砂浆板或钢筋混凝土板，其厚度可为50 mm，宽度与钢筋混凝土抗震墙的厚度相同；竖缝处两墙端应设置暗柱，暗柱的截面范围为1.5倍的抗震墙的厚度，暗柱的纵筋不宜小于4Φ16，箍筋可采用Φ8，间距不宜大于200 mm；对于边框梁的箍筋除其他加密要求外，还应在竖缝处1.5倍梁高范围内给予加密，箍筋加密间距不应大于100 mm。

4)剪力墙的边缘构件要求。《抗震规范》规定：底部框架一抗震墙房屋的钢筋混凝土结构部分，应符合建筑抗震规范关于钢筋混凝土的有关要求，此时，底部框架一抗震墙房屋的框架和抗震墙的抗震等级，7度，8度时可分别按三、二、一级采用。如果按此规定，则一层剪力墙应设置约束边缘构件。

5)托墙梁要求。7度以上抗震地区，托墙梁应按普通受弯梁计算，上部载荷对无洞口墙可适当折减，对有洞口墙不应折减。在托墙梁配筋设计时，应按墙梁构造适当增加梁上部贯通负筋以保证托墙梁在无地震工况下的合理应力分布。

6)加强过渡层的楼盖、构造柱。采用钢筋混凝土现浇板时，板厚不宜小于120 mm，并应少开洞、开小洞。当洞口尺寸大于800mm时，洞口四周应设边梁。《抗震规范》规定过渡层应在底部框架柱对应的位置处设构造柱，且构造柱与下部的框架贯通，构造柱的截面应不小于240 mm×240 mm，纵筋6度时不宜少于4Φ14，7度时不宜少于4Φ16，箍筋间距Φ8@200。

4 结语

底部框架一抗震墙作为一种特殊的结构形式，其抗震性能先天不足，底部框架一抗震墙房屋的结构设计中有一定局限性和难度，但也有很多内在规律可循，只要在设计中充分发挥主观能动性并且按照规范要求逐项认真落实，就一定能使结构设计达到安全、合理的目的。

参考文献

[1] 建筑抗震设计规范 GB 50011-2010.

[2] 徐建.建筑结构设计常见及疑难问题解析，中国建筑工业出版社,2007.

[3] 朱伯龙,张琨联.建筑结构抗震设计原理[M].上海:同济大学出版社