底框結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)解析

耿麗

摘要：底框結(jié)構(gòu)是我國(guó)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)條件下所特有的一種結(jié)構(gòu)， 從抗震上來(lái)說(shuō)， 它是一種不合理的結(jié)構(gòu)形式， 但由于我國(guó)當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限， 這種結(jié)構(gòu)目前還無(wú)法完全摒棄， 因此在我國(guó)內(nèi)地，尤其是廣大西北部地區(qū)的臨街建筑中仍廣泛采用。文章分析了底框結(jié)構(gòu)的抗震能力，對(duì)底框結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，最后加以實(shí)例分析，供相關(guān)人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：底框結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì)

前 言

由于底部框架抗震墻磚房是由鋼筋混凝土框架抗震墻和上部磚房?jī)煞N承重體系和抗側(cè)力體系構(gòu)成， 而由于這兩種抗側(cè)力體系在抗震性能等方面的差異， 使得這類結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型與抗震設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。臨街建筑采用這類結(jié)構(gòu)， 底部臨街一側(cè)由于使用及美觀的要求， 常不設(shè)置抗震墻或所設(shè)置的抗震墻的數(shù)量較少， 而另一側(cè)所設(shè)置的抗震墻的數(shù)量則較多， 造成結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛度中心不一致， 地震時(shí)易引起較為嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)， 加劇了地震的破壞作用。

一、底框結(jié)構(gòu)的抗震能力分析

底部框架—抗震墻砌體房屋是由底層或底部?jī)蓪訛榭蚣芸拐饓Α⑸喜繛槎鄬悠鲶w房屋構(gòu)成的。這類房屋的底部框架—抗震墻結(jié)構(gòu)部分具有一定的抗側(cè)力剛度和一定的承載能力、變形能力及耗能能力; 上部多層砌體房屋具有較大的抗側(cè)移剛度和一定的承載能力， 但變形和耗能能力相對(duì)較差， 上面幾層砌體結(jié)構(gòu)， 由于開間小、橫墻多， 不僅重量大， 側(cè)移剛度也大， 而底層框架側(cè)移剛度比上層小得多。這種結(jié)構(gòu)的整體抗震能力取決于底部和上部各自的抗震能力， 又取決于底部和上部結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度和抗震能力的相互大小程度， 也就是說(shuō)不能存在特別薄弱的樓層， 凡震害比較嚴(yán)重的部位， 均是由于抗震設(shè)計(jì)考慮不周而出現(xiàn)的相對(duì)薄弱的樓層。因此， 盡量避免薄弱樓層是底部框架？？ 抗震墻砌體房屋抗震設(shè)計(jì)中的一個(gè)相當(dāng)重要的概念。震害調(diào)查表明底框抗震砌體房屋的倒塌是由薄弱層開始的， 從分析研究可以看出， 底層抗震墻布置不足的底框抗震砌體房屋， 底層是薄弱層; 而當(dāng)?shù)讓涌拐饓υO(shè)置過多時(shí)， 則第二層為薄弱層。底部框架結(jié)構(gòu)與上部磚混結(jié)構(gòu)的剛度相比是底框抗震墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵問題。若底部框架結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)于上部磚混結(jié)構(gòu)的剛度比較大， 整個(gè)結(jié)構(gòu)形成下剛上柔的結(jié)構(gòu)體系能較好地抵抗地震作用， 是比較理想的結(jié)構(gòu)體系; 但下部剛度太大意味著下部框架結(jié)構(gòu)中的抗震墻數(shù)量較多或者柱子的截面較大， 這樣既影響了建筑空間的利用又增加了工程的造價(jià)。底部框架結(jié)構(gòu)的薄弱層與抗震墻數(shù)量的多少有很大的關(guān)系。合理的抗震墻數(shù)量應(yīng)該是底部框架—抗震墻磚房結(jié)構(gòu)的層間位移反應(yīng)較為均勻， 同時(shí)避免底層過強(qiáng)使得薄弱樓層轉(zhuǎn)移到抗震性能較差的上部磚房部分; 應(yīng)該使房屋的薄弱部位出現(xiàn)在變形和耗能能力都較好的底部框剪層， 又可避免框剪層變形過分集中， 從而提高結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。而抗震墻的數(shù)量的確定與很多因素有關(guān)， 如層剛度比、抗震墻設(shè)置的間距、框剪層與相鄰磚砌體層的彈塑性位移的比值、抗震墻的布置形式等。

二、底框結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

1.底部框墻的結(jié)構(gòu)體系

底框抗震墻受力比較復(fù)雜，而底層的破壞將嚴(yán)重影響整個(gè)房屋的安全，因此對(duì)底層的抗震結(jié)構(gòu)要求更高。1）底框結(jié)構(gòu)底層應(yīng)設(shè)置為縱橫向的雙框架體系。2）底框結(jié)構(gòu)的底層應(yīng)設(shè)置為框架抗震墻體系。在 6、7 度時(shí)可采用嵌砌于框架之間的粘土磚墻或混凝土小砌塊墻。

2.抗震構(gòu)造措施

在 6 度設(shè)防區(qū)，抗震構(gòu)造措施大為重要，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)梁柱、節(jié)點(diǎn)都相應(yīng)提出了不同的要求。但最終都貫徹了框架梁強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則。

3.建筑體型和平、立面布置

合理的建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中是非常重要的。規(guī)則的建筑由于其地震反應(yīng)與計(jì)算分析較為符合，也較易采取構(gòu)造措施，因此抗震性能較好，為此設(shè)計(jì)規(guī)范中提出了規(guī)則建筑的概念。同時(shí)，規(guī)范也明確規(guī)定了房屋的總高度與層數(shù)，高寬比等一系列對(duì)建筑物的要求。

4.底部框結(jié)構(gòu)墻與二層磚混樓層抗側(cè)移剛度比

在地震作用下，底層框墻的彈性層間位移可減少在強(qiáng)烈地震作用下的彈塑性變形的集中，使房屋整體抗震能力較高。因此，規(guī)范提出了二層磚混樓層與底部框墻的抗震側(cè)移剛度比宜在 1.2—1.8 之間。而在 6 度時(shí)，不應(yīng)大小 3.0。

5.底部框墻的抗震橫墻間距

底層框架抗震墻要承受上面幾層通過底層樓蓋傳達(dá)遞的地震作用，因此底框抗震墻應(yīng)具有一定的承載能力和較好的變形、耗能能力。而上部磚混部分的變形能力相對(duì)較差。因此，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》強(qiáng)調(diào)了第二層與底層的抗側(cè)移剛度不應(yīng)小于 1.0。具體在 6 度設(shè)防區(qū)域，抗震橫墻的最大間距為 25m?？傊?，由于地震作用以及底層框架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使底框抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要，而從某種意義上說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)比計(jì)算設(shè)計(jì)更為重要。

三、結(jié)束語(yǔ)

1.只要經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)， 底框結(jié)構(gòu)能夠滿足抗震設(shè)防要求;

2. 在本文算例中， 把薄弱層控制在第二層框架， 這說(shuō)明當(dāng)?shù)撞靠蚣転閮蓪訒r(shí)， 薄弱層往往在第二層框架; 底框結(jié)構(gòu)的薄弱層一般為框剪層， 所以控制好框剪層的受力和變形對(duì)于底框結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是極其重要的。

3.在底框—磚混結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中， 既要避害趨利對(duì)結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行優(yōu)選， 嚴(yán)格遵守規(guī)范強(qiáng)制性條文， 還要加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)防并嚴(yán)格施工， 這一廣受歡迎的結(jié)構(gòu)型式就能取得實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全的效果。設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思路，提高設(shè)計(jì)部門及設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，盡快走出“不設(shè)防”的誤區(qū)。要在嚴(yán)格執(zhí)行《抗規(guī)》的前提下，在合理的平面布置上多做文章，同時(shí)設(shè)計(jì)單位可安排專人嚴(yán)把抗震設(shè)計(jì)關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002

[2]GB50011-2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001

[3]GB50003-2001 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002

[4]建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)叢書編委會(huì). 建筑抗震設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 1994.[5] 韓占增. 多層磚房抗震與設(shè)計(jì)質(zhì)量[ J].工程抗震， 1998，（ 3） .

[6]趙玉琴. 房屋的抗震設(shè)防措施[ J].山西建筑， 2007， 33（ 22）