簡述底部框架—抗震墻砌體房屋抗震設計的計算要點

摘要：底部框架-抗震墻砌體房屋是目前城市周邊到郊區中小區臨街建筑一種比較實用實現建筑功能的結構形式。 在總結汶川地震底部框架-抗震墻砌體房屋震害教訓基礎上，從新舊規范比較來看01新規范對底部框架-抗震墻砌體房屋的抗震措施的規定更加嚴格，底部剪力墻合理布置更加關鍵。

關鍵詞：底部框架-抗震墻砌體房屋震害 剪力墻合理布置 計算要點

一.底部框架剪力墻結構總的震害情況

1.部分底部框架房屋由于在底部設置未設或者設置數量不足抗震墻體，造成底層層間剛度和強度不足，在底部形成不規則的薄弱層，地震時由于變形集中，導致底層倒塌，傾斜。震害特點是：（1）震害基本集中發生在底層，為嚴重破壞或倒塌。（2）底層結構構件的破壞規律是：墻體比框架重，框架柱比梁重。（3）房屋上部幾層磚混破壞程度比底層輕很多。

2.按規范要求設置足夠數量底部抗震墻體的底部框架房屋，地震中表良好，破壞主要表現在框架上部墻體的裂縫。主要表現在：（1）結構薄弱部位可能出現在底部，也可能出現在過度樓層。當薄弱部位在底部時，雖然抗震墻、框架梁柱節點，填充墻破壞嚴重，但底部不會出現倒塌情況。（2）當底部框架抗震墻體多，剛度較大，底層側向剛度和強度均大于二層以上的砌體結構，由于過渡層所受地震剪力大，上部結構會在過渡層出現薄弱層，該層破壞嚴重，甚至出現整體塌跨，過渡層及以上各層砌體部分全部倒塌，而底部破壞較輕。

3.當房屋底部框架抗震墻部分和上部砌體部分抗震性能比如抗側剛度匹配較好時，抗側剛度上下部比較均勻，房屋受損部位趨于均勻化，分散化。這樣就有效實現了抗震三水準的抗震設防目標要求。

二.底部框架剪力墻結構房屋的各部分震害情況

1.底部抗震墻。（1）房屋在底部設置足夠數量的抗震墻時，在地震作用下，由于墻體側向剛度大，故抗震墻分擔大部分地震作用，在地震中受損現象明顯，而鋼筋混凝土抗震墻破壞情況又好于磚抗震墻，因為磚抗震墻延性較鋼筋混凝土抗震墻差。（2）剪力墻布置不均，許多房屋在臨街網點一側由于建筑要求沒有設置剪力墻，致使房屋底層布置剪力墻一側縱墻破壞嚴重，相同情況也出現在底層是車庫的房屋，由于底層縱向兩側都布置車庫出口，開間較小，沒有布置剪力墻的地方，不可避免的留下地震破壞安全隱患。

2.底部框架。（1）底部框架的震害主要集中在梁柱節點處，總體情況為柱的破壞大于梁，柱頂震害大于柱底，角柱破壞大于中柱和邊柱。

（2）一般托墻梁截面尺寸較大（一般取跨度的1/7.5）用來承擔上部砌體墻等較大荷載，而柱截面一般取450X450mm，較難實現強柱弱梁的抗震概念，使本應出現在梁端的塑性鉸出現在柱頂或者柱底，從而發生嚴重震害。而底部梁的破壞相對較輕，多為斜拉破壞，梁端出現斜向裂縫。（3）角柱由于扭轉作用并同時承擔兩個主軸方向的地震作用，而所受的約束又比其他柱小，因此破壞較中柱和邊柱嚴重且普遍。

3. 底部框架填充墻。填充墻為非結構構件，但具有一定的剛度，要承擔一部分地震力，而填充墻砌筑材料延性較低，當與框架或剪力墻拉結措施不足，在較大地震力作用下破壞普遍，表現在平面內出現斜裂縫或者交叉裂縫，平面外局部或整體傾倒。

4.過渡層砌體部分。（1）過渡層墻體大多采用無筋砌體，墻體延性等抗震性能相對較差。（2）過渡層出現前面提出的薄弱層，會出現集中破壞，或上部砌體結構整體坍塌，而底部破壞輕微。

三. 結合01新規范簡述上述底部框架剪力墻結構震害的相應對策

1. （1）底部抗震墻應沿縱橫兩方向設置一定數量的抗震墻，并應均勻對稱布置。（2）底層或者底部二層框架剪力墻結構體房屋的縱橫兩個方向側向剛度的比值因一定要嚴格符合規范要求。

在這里我要特別說明一下，在用PKPM軟件計算底框結構時，為了滿足上述側向剛度比，結構師一般采取在抗震墻中開結構洞口來降低剪力墻剛度，但這樣有時并不容易滿足要求，即使洞口開得很大，反而造成實際抗震墻剛度更具數量來說并不大了，遇到這種情況我建議在水暖箱處、配電箱處開結構洞口，在其他抗震墻上全高開豎縫，豎縫兩側墻肢邊緣按規范要求設置暗柱，墻肢高度不變，墻肢寬度變小，成為延性較好的剪彎型墻肢，縫寬由計算確定。采取這種措施還可以避免墻肢高寬比小于1，提高提高結構抗震性能。

2. 底部框架為實現強柱弱梁的目標，規范采取更嚴格的措施比如：（1）柱的截面尺寸至少采用450X450mm，（2）柱的軸壓比，6，7，8度分別限制為0.85，0.75，0.65.（3）柱的總配筋率及箍筋直徑間距，都已明確規定。（4）特別是柱最上端和最下端組合的彎矩值乘以增大系數一二三級分別按1.5、1.25、1.15采用是確保強柱弱梁的最有力措施。

3. 底部框架填充墻。01新規范增加規定（1）填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻對稱避免底部形成薄弱層和短柱。（2）空心砌塊和砌筑砂漿強度等級分別不應低于MU7.5和M5。墻頂應與框架梁密切結合。（3）填充墻應沿框架柱全高每隔500mm～600mm設2Φ6拉結筋，拉筋伸入墻內的長度，建議6，7度時沿墻全長貫通。（4）樓梯間和人流通道的填充墻，尚應采用鋼絲網砂漿面層加強。

4. 過渡層砌體部分。01新規范增加規定（1）磚砌體和砌筑砂漿強度等級分別不應低于MU10和M10，砌塊砌體和砌筑砂漿強度等級分別不應低于MU10和Mb10.（2）上部砌體墻與底部的框架梁或抗震墻，出樓梯間附近的個別墻段外均應對齊。此時應過渡層應采取比4款更高加強措施。（3）過渡層應在底部框架柱、抗震墻的構造柱隨對應處設置構造柱，間距不宜大于層高。構造柱的縱向鋼筋，6、7度時不應小于4Φ16，8度時不應小于4Φ18。一般情況構造柱縱筋應錨入下部的框架柱或抗震墻內，當錨固在托墻梁內時，托墻梁的相應位置應加強。（4）過渡層的砌體墻在窗臺標高處，應沿窗臺設置沿縱橫墻通長的現澆鋼筋混凝土帶，截面高度不小于60mm，寬度不小于墻厚，縱筋不少于2Φ10，橫向分布筋Φ6@200，此外，磚砌體墻在相鄰構造柱間的墻體，應沿墻高每隔360mm設置2Φ6通長水平鋼筋和Φ4分布短筋平面內點焊組成的拉結網片或Φ4 點焊鋼筋網片，并構造柱內。（5）過渡層的砌體墻，凡寬度不小于1.2m的門洞和2.1m的窗洞，洞口兩側宜增設構造柱。

四.底部框架剪力墻結構房屋抗震設計其他計算要點簡述

1. 底部框架-抗震墻砌體房屋抗震計算。

對于平、立面布置規則，質量和剛度在平、立面分布比較均勻的結構，可采用底部剪力法；對于立面布置不規則的宜采用振型分解反應譜法，對于平面布置不規則的宜用考慮水平地震作用扭轉影響的振型分解反應譜法。采用振型分解反應譜法時，應取足夠的振型數。

2.底部框架-抗震墻砌體房屋地震作用效應調整。

為減少底部的薄弱程度，01新規范規定：（1）底層框架--抗震墻砌體房屋的底層縱向與橫向地震剪力設計值均應乘以增大系數，增大系數y=√（k2/k1）其值可根據側向剛度比值在1.2～1.5范圍內選用。第二層與底層側向剛度比大者應取大值。（2）底部兩層框架—抗震墻砌體房屋的底層和第二層的縱向與橫向地震剪力設計值，均應乘以增大系數，其值可根據側向剛度比值在1.2～1.5范圍內選用。增大系數y=√（k3/k2）第三層與第二層側向剛度比大者應取大值。

調整的具體方法為：按過渡樓層與其下層側向剛度的比例相應的增大底部的地震剪力，比例越大，增加越多。可采用線性插值法進行計算。