底部框架结构抗震构造措施
摘 要：本文分析了底部框架结构设计存在的问题，提出了底部框架结构抗震构造措施，供同行参考。
关键词：底框结构,抗震设计,分析
近年来，全国各地建设了一批底层框架、上部砖房的建筑，由于底框结构属下柔上刚结构形式，对抗震极为不利，因此正确选择底层框架、上部砖房的结构方案，在房屋建筑抗震设计中显得极为重要，成为结构设计的首要问题，它直接关系到房屋的抗震性能、工程造价、施工工期和结构安全度。
1 抗震设计基本要求
1.1 房屋的层数高和总高度限值
在设防烈度 6、7、8、9 度时，底部框架砖房的总高度不应超过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。
1.2 建筑平立剖面及结构布置
底部框架砖房的平、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。底部框架砖房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，其余情况应采用钢筋混凝土墙或两者兼用。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，底部框架砖房的砖砌体和混凝土结构部分还应分别符合多层砖房和多层混凝土结构房屋的有关规定。
1.3 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1.2-2.0范围内较为合适。
1.4 框剪层抗震墙数量的合理确定
底部框架砖房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-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。
1.5 砖混过渡层与相邻框剪层之间楼板厚度的确定
底部框架砖房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(厚度最小值为120mm)。
2 底部框架结构设计中的常见问题
2.1 底部抗震墙数量不够造成上、下侧向刚度比超过规定。
2.2 侧向刚度比符合要求，但上层纵向墙体开间过大，下部抗震墙几乎没有，这种上、下纵向刚度都很小，相对比值却能满足。对于这类房屋，首先要求上层砌体应满足砌体结构的局部尺寸限值，再调整底部抗震墙，使之满足侧向刚度比。
2.3 单片抗震墙过长，有的整个山墙 12 米多全按抗震墙设计，形成“刚度集中”。对于高层建筑，抗震墙不宜超过 8 米，而对于高度矮很多底框房屋墙更不应过长。低矮抗震墙破坏特征是“剪切型”，其破坏起于混凝土剪坏，属脆性破坏。规范规定底框房屋抗震墙高宽比不宜小于2，较长的抗震墙可设竖缝予以处理。
2.4 托墙梁支承于底部抗震墙上，这是一种严重的设计错误。其错在于：由于托墙梁截面一般都很大，受力很大，使得抗震墙承受很大的平面外弯曲作用，也使得抗震墙局部区段轴压比过大;底框层抗震墙厚度一般在200mm-250mm 之间,托墙梁纵向钢筋的锚固难以达到规范强制性条文 7、5、3 条的要求;由于墙很薄，托墙梁线刚度很大，形成“强梁弱支座”，节点易于破坏，托墙梁配置很多负筋不起作用。对这类问题，应在托墙梁下设框支柱，或设垂直的抗震墙以平衡厚墙体平面外的弯曲作用。在一些错误的设计中，托墙梁下抗震墙连暗柱都没有设置，这应该引起大家的重视。
2.5 当有次梁托墙时，应注意支承托墙次梁的主框架梁的抗剪、抗扭设计，此时不能按一般多层框架梁的构造作法，在支座边1.5 倍梁高或1/6 跨度范围内加密箍筋。由于托墙次梁传来很大的集中力和扭矩，有可能使得跨中剪力与支座剪力相差不很大，对这类情况要注意跨中抗剪强度的验算。注意一下这个问题，或许可以避免大错误。
3 抗震构造措施
底部框架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。构造柱和圈梁的设置部位：砖混过渡层各横墙与内、外纵墙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。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。构造柱的纵向钢筋不宜小于 4Ф14，箍筋间距不宜大于 200 mm(柱上、下端 500 mm 范围内为 100 mm)，箍筋直径应注≥8;圈梁的纵向钢筋不宜小于 4Ф10，箍筋间距不宜大于 200mm。构造柱应与每层圈梁连接，或与现浇板可靠拉结。砖混过渡层构造柱纵筋在与相邻框剪层柱(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≥12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100 mm，直径≥8 的箍筋加细。构造柱与墙连接处宜砌成马牙槎，先砌墙，后浇注，并应沿墙高每隔 500 mm 设置拉结钢筋，钢筋伸入墙内不宜小于1m。砖混过渡层的外纵墙窗台以下应每隔500mm 设置通长的钢筋，并在窗台标高处设置60mm 厚、宽度不小于墙厚的配筋砂浆(或混凝土)带，砂浆强度等级应≥M7.5(混凝土强度等级应≥C20)，纵向钢筋不小于 2Ф10，且直锚入两侧的构造柱内;另外，过渡层墙体的砂浆强度等级不应低于M7.5。上部的承重墙和厚度不小于240 mm 的自承重墙，其中心线宜与底部的框架梁、抗震墙的轴线相重合;构造柱与框架柱上下贯通。为改善房屋的整体抗震性能，应尽量减轻上部结构的重要，如采用空心砖，加气混凝土砌块等。
4 结束语
底部框架抗震墙砖房上部和底部抗震性能差异较大，建设设计、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。
参考文献：
[1] 程耿东，李刚.可靠度、优化和现代结构抗震设计哲理———第十届全国结构工程学术会议特邀报告.
[2] GB 50010—2002，混凝土结构设计规范[S].
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