底部框架結構房屋的抗震設計探討

曾　波

摘 要：隨著建筑市場的發展，底部為商服或車庫，上部為住宅的底框住宅越來越受到房地產開發商的青睞，因為底部框架結構可以給建筑提供大空間，使得建筑功能更加廣泛。本文對其抗震設計談談自己的觀點, 供大家參考。

關鍵詞：底部框架；結構；抗震；設計

1 抗震設計基本要求

1.1 房屋的層數層高和總高度限值。

在設防烈度為6 、7、8 、9 度時，底部框架磚房的總高度不應超過26、23、20和14m。總層數分別不宜超過8、7、6、4層，且磚混層的層高均不宜超過4m。對上部磚混層為醫院、教學樓等橫墻較少的底部框架-抗震墻磚房的總高度，應比上述規定降低3m，層數相應減少一層，以保證上部磚房的抗震能力。

1.2 建筑平立剖面及結構布置。

底部框架磚房的平、立、剖面應簡單、規整，避免樓層錯層，平面上質量和剛度均勻對稱、四周閉合，盡可能地減小扭轉效應。底部框架磚房的底部應采用全框架形式，并應沿縱、橫兩個方向對稱布置一定數量的抗震墻，設防烈度為7度且總層數不超過5層時，可采用嵌砌于框架之間的粘土磚墻或混凝士小砌塊墻，其余情況應采用鋼筋混凝土墻或兩者兼用。

為保證抗震橫墻和框架柱能合理地承擔水平地震力以及盡量做到縱墻不先于抗震橫墻破壞，根據樓、屋蓋水平變位要求，這類房屋的抗震橫墻間距應滿足：在設防烈度為6、7、8、9度時，底部框剪層分別不能超過25、21、18和15m。抗震墻在布置應做到：第2層與第l層抗震墻的平面位置一致、截面尺寸相同，以滿足規范要求; 抗震墻布置于上層磚房沒有磚抗震墻軸線處，且最好布置在外圍或靠近外墻處，以獲得最大的抗扭剛度; 縱、橫向抗震墻盡可能地連為一體，組成L、T、門形，以獲得較大的整體抗彎剛度。此外，底部框架磚房的磚砌體和混凝土結構部分還應分別符合多層磚房和多層混凝土結構房屋的有關規定。

1.3 樓層的側移剛度比和極限剪力系數比限值。

為了提高這種房屋的整體抗震能力，應經過合理設計，使房屋的薄弱部位既能出現在變形和耗能能力較好的底部兩層，又可避免該兩層變形過分集中而過早喪失承載能力。為此 ，應同時控制結構磚混過渡層與相鄰框剪層的極限剪力系數比和側移剛度比。磚混過渡層與相鄰框剪層的極限剪力系數比和側移剛度比分別控制在 1.10-1.25 和 1.2-2.0范圍內較為合適。

1.4 框剪層抗震墻數量的合理確定

底部框架磚房框剪層抗震墻的設置數量由抗震橫墻最大間距、磚混過渡層與相鄰框剪層的側移剛度比及相鄰框剪層的彈塑性位移等限值來控制，且對底層框架-抗震墻磚房，當磚混層為小開間房子時，抗震橫墻數量僅由前兩者控制；抗震縱墻數量均僅由后兩者控制。底部框架-抗震磚房的框剪層設置抗震墻后，房屋將需要進行樓層剛度比及框剪層層間位移驗算。

1.5 磚混過渡層與相鄰框剪層之間樓板厚度的確定。

底部框架磚房的底部框剪層與上部磚混層的抗側力結構體系不同，要合理完成上部水平地震剪力和傾覆力矩下部的傳遞和重新分配，并保證樓蓋處側向變形協調，轉換層之間的樓板應采用現澆或裝配整體式鋼筋混凝土板，并必須具有足夠的平面內剛度（厚度）。

2 底部框架結構設計中的常見問題

2.1 底部抗震墻數量不夠造成上、下側向剛度比超過規定。

2.2 側向剛度比符合要求，但上層縱向墻體開間過大，下部抗震墻幾乎沒有，這種上、下縱向剛度都很小，相對比值卻能滿足。對于這類房屋，首先要求上層砌體應滿足砌體結構的局部尺寸限值，再調整底部抗震墻，使之滿足側向剛度比。

2.3 單片抗震墻過長，有的整個山墻12米多全按抗震墻設計，形成“剛度集中”。對于高層建筑，抗震墻不宜超過8米，而對于高度矮很多底框房屋墻更不應過長。低矮抗震墻破壞特征是“剪切型”，其破壞起于混凝土剪壞，屬脆性破壞。規范規定底框房屋抗震墻高寬比不宜小于2.0，較長的抗震墻可設豎縫予以處理。

2.4 托墻梁支承于底部抗震墻上，這是一種嚴重的設計錯誤。其錯在于: 由于托墻梁截面一般都很大，受力很大，使得抗震墻承受很大的平面外彎曲作用,也使得抗震墻局部區段軸壓比過大；底框房屋抗震墻厚度一般在 200-250 之間，托墻梁縱向鋼筋的錨固難以達到規范強制性條文 7、5、3條的要求；由于墻很薄，托墻梁線剛度很大，形成“強梁弱支座”，節點易于破壞，托墻梁配置很多負筋不起作用。對這類問題，應在托墻梁下設框支柱，或設垂直的抗震墻以平衡厚墻體平面外的彎曲作用。在一些錯誤的設計中，托墻梁下抗震墻連暗柱都沒有設置，這應該引起大家的重視。

2.5 當有次梁托墻時，應注意支承托墻次梁的主框架梁的抗剪、抗扭設計，此時不能按一般多層框架梁的構造作法，在支座邊 1.5 倍梁高或 1/6 跨度范圍內加密箍筋。由于托墻次梁傳來很大的集中力和扭矩，有可能使得跨中剪力與支座剪力相差不很大，對這類情況要注意跨中抗剪強度的驗算。注意一下這個問題,或許可以避免大錯誤。

3 抗震構造措施

底部框架磚房的磚砌體和混凝土結構部分除應分別滿足多層磚房和多層混凝土結構房屋的有關構造措施外，還應滿足下列要求。

構造柱和圈梁的設置部位: 磚混過渡層各橫墻（軸線）與內、外縱墻(軸線)交接處及門窗洞口處均應設置構造柱，且每軸線均設置圈梁; 其它磚混層應根據房屋的總層數按抗震規范中多層磚房的規定設置。

構造柱的截面尺寸宜采用300mm× 300mm，且不應小于240mm×240mm；圈梁的截面尺寸宜采用240mm×300mm，且不應小于240mm×240mm。

構造柱的縱向鋼筋不宜小于4.14，箍筋間距不宜大于200mm( 柱上、下端 500mm范圍內為 100mm)，箍筋直徑應注≥8；圈梁的縱向鋼筋不宜小于 4.10，箍筋間距不宜大200mm。

構造柱應與每層圈梁連接，或與現澆板可靠拉結。

磚混過渡層構造柱縱筋在相鄰框剪層柱(梁)內錨固長度: 單元四角處 ≥40d，其余部位≥35d，或在柱(梁)內留出短筋與過渡層構造柱縱筋搭接，搭接長度≥12倍錨固長度。當構造柱與框架梁連接時,梁的相應部位應采用間距100mm，直徑≥8 的箍筋加強。

構造柱與墻連接處宜砌成馬牙槎，先砌墻，后澆柱，并應沿墻高每隔500mm設置拉結鋼筋，鋼筋伸入墻內不宜小于1m。

磚混過渡層的外縱墻窗臺以下應每隔500mm設置通長的鋼筋，并在窗臺標高處設置600mm厚、240mm寬的配筋砂漿（或混凝土）帶，砂漿強度等級應≥M7.5（混凝土強度等級應≥C20），鋼筋宜采用24，10，且直錨入兩側的構造柱內；另外，過渡層墻體的砂漿強度等級不應低于M7.5。

上部的承重墻和厚度不小于240mm的自承重墻，其中心線宜與底部的框架梁、抗震墻的軸線相重合；構造柱宜與框架柱上下貫通。

為改善房屋的整體抗震性能，應盡量減輕上部結構的重量，如采用空心磚，加氣混凝土砌塊等。

結束語

底部框架抗震墻磚房上部和底部抗震性能差異較大，但只要從建筑設計、結構布置、底部地震作用效應調整、構造措施等方面引起重視，才能保障結構安全。