談底框結(jié)構(gòu)工程的抗震設(shè)計(jì)

黃坤

（淮北市第二建筑安裝有限責(zé)任公司，安徽 淮北 235000）

1 抗震設(shè)計(jì)基本要求。

1.1 房屋的層數(shù)高和總高度限值

在設(shè)防烈度6、7、8、9 度時，底部框架磚房的總高度不應(yīng)超過26、23、20 和14m。總層數(shù)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(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少的底部框架--抗震墻磚房的總高度，應(yīng)比上述規(guī)定降低3m，層數(shù)相應(yīng)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(jié)構(gòu)布置

底部框架磚房的平、立、剖面應(yīng)簡單、規(guī)整，避免樓層錯層，平面上質(zhì)量和剛度均勻?qū)ΨQ。四周閉合，盡可能地減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。底部框架磚房的底部應(yīng)采用全框架形式，并應(yīng)沿縱、橫兩個方向?qū)ΨQ布置一定數(shù)量的抗震墻，設(shè)防烈度為7度且總層數(shù)不超過5 層時，可采用嵌砌于框架之間的粘土磚墻或混凝土小砌塊墻，其余情況應(yīng)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(dān)水平地震力以及盡量做到縱墻不先于抗震橫墻破壞，根據(jù)樓、屋蓋水平變位要求，這類房屋的抗震橫墻間距應(yīng)滿足：在設(shè)防烈度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(yīng)做到：第2 層和第1 層抗震墻的平面布置一致，截面尺寸相同，以滿足規(guī)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(jié)構(gòu)部分還應(yīng)分別符合多層磚房和多層混凝土結(jié)構(gòu)房屋的有關(guān)規(guī)定。

1.3 樓層的側(cè)移剛度比和極限剪力系數(shù)比限值

為了提高這種房屋的整體抗震能力，應(yīng)經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，使房屋的薄弱部位既能出現(xiàn)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(yīng)同時控制結(jié)構(gòu)磚混過渡層與相鄰框剪層的極限剪力系數(shù)比和側(cè)移剛度比。磚混過渡層與相鄰框剪層的極限剪力系數(shù)比和側(cè)移剛度比分別控制在1.10-1.25 和1.2-2.0 范圍內(nèi)較為合適。

1.4 框剪層抗震墻數(shù)量的合理確定

底部框架磚房框剪層抗震墻的設(shè)置數(shù)量由抗震橫墻最大間距、磚混過渡層與相鄰框剪層的側(cè)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(dāng)磚混層為小開間房子時，抗震橫墻數(shù)量僅由當(dāng)前兩者控制；抗震縱墻數(shù)量均由后兩者控制。底部框架-抗震磚房的框剪層設(shè)置抗震墻后，房屋將需要進(jìn)行樓層剛度比及框剪層層間位移驗(yàn)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(cè)力結(jié)構(gòu)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(cè)向變形協(xié)調(diào)，轉(zhuǎn)換層之間的樓板應(yīng)采用現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土板，并必須具有足夠的平面內(nèi)剛度（厚度）。

2 底部框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

2.1 底部抗震墻數(shù)量不夠造成上、下側(cè)向剛度比超過規(guī)定。

2.2 側(cè)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，相地比值卻能滿足。對于這類房屋，首先要求上層砌體應(yīng)滿足砌體結(jié)構(gòu)的局部尺寸限值，再調(diào)整底部抗震墻，使之滿足側(cè)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(shè)計(jì)，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(yīng)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(guī)范規(guī)定底框房屋抗震墻高寬比不宜小于2，較長的抗震墻可設(shè)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(yán)重的設(shè)計(jì)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(qū)段軸壓比過大；底框?qū)涌拐饓穸纫话阍?00-250 之間,托墻梁縱向鋼筋的錨固難以達(dá)到規(guī)范強(qiáng)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(qiáng)梁弱支座”，節(jié)點(diǎn)易于破壞，托墻梁配置很多負(fù)筋不起作用。對這類問題，應(yīng)在托墻梁下設(shè)框支柱，或設(shè)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(shè)計(jì)中，托墻梁下抗震墻連暗柱都沒有設(shè)置，這應(yīng)該引起大家的重視。

2.5 當(dāng)有次梁托墻時，應(yīng)注意支承托墻次梁的主框架梁的抗剪、抗扭設(shè)計(jì)，此時不能按一般多層框架梁的構(gòu)造作法，在支座邊1.5倍梁高或1/6 跨度范圍內(nèi)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(qiáng)度的驗(yàn)算。注意一下這個問題，或許可以避免大錯誤。

3 抗震構(gòu)造措施

底部框架磚房的磚砌體和混凝土結(jié)構(gòu)部分除應(yīng)分別滿足多層磚房和多層混凝土結(jié)構(gòu)房屋的有關(guān)構(gòu)造措施外，還應(yīng)滿足下列要求。

構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置部位：磚混過渡層各橫墻與內(nèi)、外縱墻交接處及門窗洞口處均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，且每軸線均設(shè)置圈梁；其它磚混層應(yīng)根據(jù)房屋的總層數(shù)按抗震規(guī)范中多層磚房的規(guī)定設(shè)置。

構(gòu)造柱的截面尺寸宜采用300mm ×300mm，且不應(yīng)小于240mm ×240mm；圈梁的截面尺寸宜采用240mm×300mm，且不應(yīng)小于240 mm×240mm。

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

構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接，或與現(xiàn)澆板可靠拉結(jié)。

磚混過渡層構(gòu)造柱縱筋在與相鄰框剪層柱（梁）內(nèi)錨固長度：單元四角處≥40d，其余部位≥35d，或在柱（梁）內(nèi)留出短筋與過渡層構(gòu)造柱縱筋搭接，搭接長度≥12倍錨固長度。當(dāng)構(gòu)造柱與框架梁連接時，梁的相應(yīng)部位應(yīng)采用間距100 mm，直徑≥8 的箍筋加細(xì)。

構(gòu)造柱與墻連接處宜砌成馬牙槎，先砌墻，后澆注，并應(yīng)沿墻高每隔500 mm 設(shè)置拉結(jié)鋼筋，鋼筋伸入墻內(nèi)不宜小于1m。

磚混過渡層的外縱墻窗臺以下應(yīng)每隔500mm 設(shè)置通長的鋼筋，并在窗臺標(biāo)高處設(shè)置600mm 厚、240mm 寬的配筋砂漿（或混凝土）帶，砂漿強(qiáng)度等級應(yīng)≥M7.5（混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)≥C20），鋼筋宜采用24.10，且直錨入兩側(cè)的構(gòu)造柱內(nèi)；另外，過渡層墻體的砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M7.5。

上部的承重墻和厚度不小于240 mm 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(gòu)造柱與框架柱上下貫通。

為改善房屋的整體抗震性能，應(yīng)盡量減輕上部結(jié)構(gòu)的重要，如采用空心磚，加氣混凝土砌塊等。

[1]程耿東，李剛.可靠度、優(yōu)化和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)哲理——第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議特邀報(bào)告.