底部兩層框架—抗震墻砌體房屋震害分析

常 建 蘭

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

底部兩層框架—抗震墻砌體房屋震害分析

常 建 蘭

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

根據茂縣3幢底部兩層框架—抗震墻砌體房屋震害情況，總結出“上柔下剛”型底框房屋的震害特點，指出該類房屋底層框架部分抗震墻設置數量并非越多越好、剛度并非越大越好，在實際應用中應遵循GB 50011—2010建筑抗震設計規范的相關規定。

框架—抗震墻砌體房屋，上柔下剛，震害分析

1 概述

2008年5月12日汶川地震給災區人民的生命財產造成極大損害。在這場災難中，抗震概念設計應用好的房子輕微破壞，抗震概念設計應用不當或未應用的房子嚴重破壞，甚至倒塌。抗震概念設計應用不當和抗震概念設計未涉及的薄弱環節引起的嚴重后果，應引起重視。

底部框架—抗震墻砌體房屋為滿足商業使用要求，主要分布于街道兩旁，底部一層框架或二層框架。底層框架部分多作商店、餐廳或維修服務部等使用，為劃分使用區域，大部分房屋在橫軸線處設置了磚砌填充墻。下文主要介紹茂縣3幢底部兩層框架—抗震墻砌體房屋的震害情況，總結該類房屋的震害規律，在此基礎上分析震害原因。

2 工程概況與震害

2.1 茂縣1號房屋

1號房屋為1幢五層綜合樓，建于1988年，為底部兩層框架—抗震墻砌體房屋，采用預制混凝土樓、屋蓋。一、二層為辦公場所，在多數橫軸線處設置有磚砌體填充墻，上部三層為住宅。

在汶川地震中，該樓底框部分個別框架柱明顯彎曲，大多數填充墻體表面及其與框架梁、柱連接處嚴重開裂，墻體形成嚴重的交叉斜裂縫、斜裂縫或水平裂縫。三層即過渡層，大多數墻體出現嚴重的交叉斜裂縫、斜裂縫或水平裂縫，裂縫處部分墻體錯動、磚塊酥碎，最大縫寬為25 mm(見圖1，圖2)，多數縱橫墻交接處豎向裂縫，四、五層部分縱墻有明顯水平裂縫、斜裂縫。出屋面樓梯間墻體出現明顯水平及斜向裂縫，部分預制板拼接縫加寬、變形。該樓過渡層即三層的震害最嚴重，根據《地震災后建筑鑒定與加固技術指南》評價該樓震后為嚴重破壞級。

2.2 茂縣2號房屋

茂縣2號房屋為五層綜合樓，建于1986年，為底部兩層框架—抗震墻砌體房屋，采用預制混凝土樓、屋蓋。一、二層為辦公場所，在多數橫軸線處設置有磚填充墻，上部三層為住宅。

在汶川地震中，該樓底層框架部分大多數填充墻體表面及其與框架梁、柱連接處嚴重開裂，墻體表面形成貫通的交叉斜裂縫、斜裂縫或水平裂縫，見圖3。砌體三層即過渡層大多數墻體出現嚴重貫通的交叉斜裂縫、斜裂縫或水平裂縫，裂縫處部分墻體錯動、砌塊酥碎，見圖4，多數縱橫墻交接處豎向裂縫，四、五層情況逐漸減輕。部分預制板拼接縫加寬、變形，樓梯間部分平臺板明顯開裂，部分踏步明顯開裂，斜梁與墻體交接處明顯開裂，見圖5。該樓過渡層即三層的震害最嚴重。根據《地震災后建筑鑒定與加固技術指南》評價該樓震后為嚴重破壞級。

2.3 茂縣3號房屋

茂縣3號房屋為八層綜合樓，建成于2001年，為底部二層框架磚砌體結構房屋，采用現澆混凝土樓、屋蓋。一、二層為辦公場所，多數橫軸線處設置有磚填充墻，上部六層為住宅。震后情形見圖6。

在汶川地震中，該樓底層框架部分一、二層樓梯間剪力墻出現明顯的水平或斜裂縫，部分填充墻出現明顯的斜裂縫。砌體部分過渡層即三層大多數縱橫墻及門窗洞口周邊出現嚴重的斜裂縫或交叉裂縫，裂縫處部分墻體錯動、磚塊酥碎，且部分墻體出現明顯歪閃，見圖7～圖9。四層、五層大多數縱橫墻及門窗洞口周邊出現明顯的斜裂縫或交叉裂縫，裂縫處墻體錯動，個別墻體出現明顯歪閃。六層～八層部分縱橫墻出現明顯的斜裂縫。房屋個別構造柱出現明顯斷裂，鋼筋銹蝕，見圖10。該樓震害總體表現為過渡層即三層的震害最嚴重，從震后該樓的情形可看出。根據《地震災后建筑鑒定與加固技術指南》評價該樓為嚴重破壞級。

2.4 震害總結

茂縣底部框架—抗震墻砌體房屋多數與上述3幢房屋類似，底框部分在多數橫軸線處設置有磚填充墻，此類房屋震害表現較重，有48%為嚴重破壞級。該類房屋的主要震害有：1)與框架相連的砌體樓層(即過渡層)的承重墻體出現明顯的交叉裂縫和斜裂縫，部分承重墻磚塊酥碎、錯位；2)框架部分的填充墻體承擔抗側作用力，發生交叉剪切破壞；3)填充墻與梁、柱連接處因連接措施不得力產生拉開裂縫；4)部分梁、柱節點出現結構裂縫，個別建筑的框架柱產生了破壞。

3 結語

文中所述的3幢房屋，底部框架的抗震墻數量設置過多，成為“上柔下剛”型底部框架—抗震墻砌體房屋，由于底層剛度過大使得房屋的薄弱層轉移到了上部砌體結構部分，導致過渡層破壞嚴重。

根據文獻[1]對于“上柔下剛”型底部框架—抗震墻砌體房屋的研究結果表明，該類型房屋底部框架對過渡層剪力放大作用十分顯著。就像柔軟物體放在“剛性基礎”上一樣，在地震作用下，“剛性基礎”幾乎巋然不動，而過渡層剛度小，“基礎”不動而上部動，二者之間產生的相對位移大，導致過渡層剪力增大。因此，底部框架—抗震墻砌體房屋底層剪力墻的設置應與上部砌體結構相協調，剪力墻數量并非布置得越多越好、墻體剛度并非越大越好。

當底部框架—抗震墻砌體房屋不存在特別薄弱的樓層時，其抗震性能較同樣層數的多層砌體房屋要好。該類房屋的抗震能力取決于過渡樓層、3層以上磚房和底部兩層框架抗震墻的抗震能力及其相匹配程度，即要求各樓層側移剛度應均勻變化、不發生突變，房屋不存在薄弱樓層。為了提高該類房屋的整體抗震能力，須經合理設計，使房屋的薄弱部位出現在變形和耗能能力較好的底部兩層。

在汲取了汶川地震震害經驗的基礎上，GB 50011—2010建筑抗震設計規范對底部框架—抗震墻砌體房屋在一般規定、計算要點、抗震構造措施方面均有加強，特別是新增了對過渡層墻體構造、底層采用約束小砌塊砌體墻及框架柱的規定，在設計時應嚴格執行。

[1] 劉艷輝，趙世春，黃德云，等.底部框架磚房的震害分析及設計建議[A].紀念汶川地震一周年地震工程與減輕地震災害研討會論文集[C].2009：415-419.

[2] 趙品北.底框—抗震墻結構的抗震性能[D].合肥：合肥工業大學碩士學位論文，2006.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部建標[2008]132號文件，地震災后建筑鑒定與加固技術指南[Z].

[4] 常建蘭.平面不規則砌體結構房屋震害情況評估[J].山西建筑，2011，37(33)：37-38.

On analysis of earthquake damage of masonry buildings with bottom double-framed anti-seismic wall

Chang Jianlan

(ShanxiAcademyofBuildingResearch,Taiyuan030001,China)

According to the earthquake damages at three masonry buildings with bottom double-framed anti-seismic walls of Maoxian County, the paper sums up the seismic features of the bottom-framed houses with upper flexible and lower rigid structures, and points out the allocated number of the bottome-frame anti-seismic walls of houses and their rigidness should be controlled reasonably, so it should adhere to the related GB 50011—2010RegulationforArchitecturalAnti-seismicDesignin practice.

masonry buildings with bottom double-framed anti-seismic wall, upper flexible and lower rigid structures, seismic damage analysis

2015-06-23

常建蘭(1977- )，女，工程師

1009-6825(2015)25-0050-02

TU352.11

A