底層框架抗震墻磚房抗震設(shè)計(jì)的基本要求

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一、底層框架抗震墻磚房的震害特點(diǎn) 　　 
    未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房，其底層的縱橫墻數(shù)量較少且平面布置不對(duì)稱，而上部磚房則縱橫墻的間距較密，上部磚房的側(cè)移剛度較底層大得多，在強(qiáng)烈地震作用下，由于底層的抗側(cè)力剛度和極限承載能力相對(duì)于第二層薄弱，結(jié)構(gòu)將在底層率先屈服、進(jìn)入彈塑 性狀態(tài)，井將產(chǎn)生變形集中的現(xiàn)象。底層的率先破壞將危及整個(gè)房屋的安全。 　　
    我國近十幾年來的強(qiáng)烈地震震害表明，這類房屋的地震震害較為普遍，未經(jīng)抗震設(shè)防的 這類房屋的震害特點(diǎn)是： 　　
    1、震害多數(shù)發(fā)生在底層，表現(xiàn)為“上輕下重”； 　　
    2、底層的震害規(guī)律是：底層的墻體比框架柱重，框架柱又比梁重； 　　
    3、房屋上部幾層的破壞狀況與多層磚房相類似，但破壞的程度比房屋的底層輕得多。 
    二、底層框架抗震墻磚房抗震設(shè)計(jì)的基本要求 　　
    底層框架抗震墻磚房的底層框架抗震墻和上部磚房部分均具有一定的抗震能力，但這兩 部分不同承重和抗側(cè)力體系之間的抗震性能是有差異的，而且其過渡樓層的受力也比較復(fù)雜。 為了使這類房屋的抗震設(shè)計(jì)滿足“小震”不壞，設(shè)防烈度可修和“大震”不倒的抗震設(shè)防目標(biāo)，應(yīng)符合下列基本要求。 　　
    （一）房屋的平、立面布置應(yīng)規(guī)則、對(duì)稱 　　
    歷次震害調(diào)查說明，體型復(fù)雜或結(jié)構(gòu)構(gòu)件（墻體、柱網(wǎng)等）布置不合理，將加重房屋的震害．對(duì)于底層框架抗震墻磚房，其抗震性能相對(duì)于多層鋼筋砼房屋要差一些。因此，這類 房屋平、立面布置的規(guī)則要求應(yīng)更嚴(yán)格一些，即房屋體型宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的 布置也應(yīng)盡量對(duì)稱，這樣可以減少水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)。 　　
    （二）房屋的高度要限制、高寬比要適當(dāng) 　　
    在唐山大地震中，未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴(yán)重。其主要原因是 底層沒有設(shè)置為框架抗震體系。在震害較為嚴(yán)重的底層框架磚房中，底層為半框架沿街一 跨為框架另一跨為磚墻承重體系，底層為內(nèi)框架體系以及底層大部分為框架體系而山墻與樓梯間墻處不設(shè)框架梁柱等。 　　
    基于總結(jié)震害經(jīng)驗(yàn)等，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11一89對(duì)這類房屋的總層數(shù)給予了較嚴(yán)格的限制，即6、7度區(qū)不宜超過六層，8度區(qū)不宜超過五層，9度區(qū)不宜超過三層，其總層數(shù)相對(duì)于該地區(qū)多層磚房的總層數(shù)均有所減少，在7、8、9度區(qū)減少一層。在6度區(qū)減少二層。 　　
    近些年來，通過對(duì)底層框架抗震墻磚房的模型試驗(yàn)和一系列分析研究，深入探討了這類房屋的抗震性能，提出了改善底層低矮鋼筋砼墻抗震性能，增強(qiáng)過渡樓層和房屋整體抗震能 力的抗震設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造措施。對(duì)房屋較為規(guī)則且沿豎向較為均勻和滿足增強(qiáng)過渡摟層及房 屋整體抗震能力要求的；其房屋總層數(shù)和總高度可適當(dāng)放寬，但不應(yīng)超過表2．2- 2- 1的規(guī)定。 表2.2-1 總高度(m)和層數(shù)的限值 注： 
    （1）房屋的總高度指室外地面到檐口高度，半地下室可從地下室內(nèi)地面算起，全地下室 可從室外地面算起。 　　
    （2）上部磚房部分的層高，不宜超過3.6m。 上部磚房部分橫墻的間距大4． 2m的房間面積在一層內(nèi)大于該層總面積的1／4時(shí)為橫墻 較少，對(duì)于上部磚房部分橫墻較少者房屋總高度應(yīng)降低3． 0m，總層數(shù)應(yīng)減少一層。 底層框架抗震墻磚房總高度與總寬度的最大比值，應(yīng)符合表2．2一2的要求。 表2.2-2 房屋最大高寬比 　　
    （三）第二層與底層的側(cè)移剛度比要控制 　　
    在地震作用下底層框架抗震墻磚房的彈性層間位移反應(yīng)均勻和減少在強(qiáng)烈地震作用下的 彈塑性變形集中，能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。文獻(xiàn)1對(duì)底層框架抗震墻磚房的彈性和彈塑性位移以及層間極限剪力系數(shù)進(jìn)行了分析，在分析研究的基礎(chǔ)上提出了底層框架抗震磚房第二層與底層側(cè)移剛度比的合理取值范圍為1．2～1．8。根據(jù)不同設(shè)防烈度的地震作用強(qiáng)弱和既安全又經(jīng)濟(jì)的抗震設(shè)防原則，底層框架抗震墻磚房第二層與底層的側(cè)移剛度比值在6度時(shí)不應(yīng)大于3．0，在7度時(shí)不應(yīng)大于2．5，在8度時(shí)不應(yīng)大于2.0，在9度時(shí)不應(yīng)大于1.5；且均不應(yīng)小于1.0。 　　 　　
    （四）抗震墻的最大間距限值 　　
    底層框架抗震墻磚房的抗震墻間距分為底層和上部磚房?jī)刹糠郑喜看u房備層的橫墻間距要求應(yīng)和多層磚房的要求一樣；底層框架抗震墻部分，由于上面幾層的地震作用要通過底層的樓蓋傳至底層抗震墻，樓蓋產(chǎn)生的水平變形將比一般框架抗震墻房屋分層傳遞地震作用的樓蓋水平變形要大。因此，在相同變形限制條件下，底層框架抗震墻磚房底層抗震墻的間距要比框架－－抗震墻的間距要小一些。底層框架抗震墻磚房的底層框架抗震墻具有一定的承載能力和較好的變形、耗能能力，而上部磚房部分的，變形和耗能能力相對(duì)比較差。為了避免底層過多強(qiáng)于上部磚房的抗震能力，除了計(jì)算底層框架抗震墻磚房的層問極限剪力系數(shù)、判斷薄弱層外，還在一般規(guī)定上強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)，一是第二層與底層的側(cè)移剛度比不應(yīng)小于等于1.0 二是底層抗震橫墻的最大間距較《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89有所放寬，具體要求列于表2．2-3。 表2．2-3抗震墻的最大間距。
    （五）底層鋼筋砼抗震墻的高寬比 　　
    在實(shí)際工程中，底層框架抗震墻磚房的底層鋼筋砼墻的高寬比往往小于1.0, 通常把高寬比小于l的鋼筋砼墻稱為低矮墻。 　　
    高寬比小于1.0的低矮鋼筋砼墻是以受剪為主，由剪力引起的斜裂縫控制其受力性能， 其破壞狀態(tài)為剪切破壞。結(jié)合底層框架抗震墻磚房中的底層鋼筋砼墻為帶邊框的鋼筋鹼低矮墻的特點(diǎn)，文獻(xiàn)2進(jìn)行了帶邊框開豎縫鋼筋砼低矮墻的試驗(yàn)和分折研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：放入砂漿板和鋼筋砼板的帶豎縫鋼筋砼墻的抗震性能明顯優(yōu)于整體鋼筋砼低矮抗震墻，這 種開豎縫的抗震墻具有彈性剛度較大，后期剛度較穩(wěn)定，達(dá)到最大荷載后，其承載力沒有明顯降低，其變形能力和耗能力有較大提高，達(dá)到了改善低矮墻抗震性能的目的。 　　
    根據(jù)試驗(yàn)和分析研究，建議帶邊框開豎縫鋼筋砼墻用豎縫分割的墻板高寬比不應(yīng)小于1.5 ，但也不宜大子2.5。
    （六）底層框架抗震墻磚房的結(jié)構(gòu)體系 　　
    根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11一89對(duì)抗震結(jié)構(gòu)體系的要求，結(jié)合底層框架抗震墻磚房的特點(diǎn)，提出以下要求。 　　
    一)底層框架抗震墻磚房的底層應(yīng)設(shè)置為框架一抗震墻體系 　　
    底層框架抗震墻磚房的底層受力比較復(fù)雜，而底層的嚴(yán)重破壞將危及整個(gè)房屋的安全，加上地震傾覆力矩對(duì)框架柱產(chǎn)生的附加軸力使得框架柱的變形能力有所降低等因素，對(duì)底層的抗震結(jié)構(gòu)體系的要求應(yīng)更高一些。 　　    1、底層框架抗震墻磚房的底層應(yīng)設(shè)置為縱、橫向的雙框架體系，避免一個(gè)方向?yàn)榭蚣堋?另一個(gè)方向?yàn)檫B續(xù)梁的體系。這主要是由于地震作用在水平上是兩個(gè)方向的。一個(gè)方向?yàn)檫B 續(xù)梁體系則不能發(fā)揮框架體系的作用，則該方向的抗震能力要降低比較多。同時(shí)，也不應(yīng)設(shè) 置為半框架體系或山墻和樓梯間軸線為構(gòu)造柱圈梁約束磚抗震墻的狀況。這是由于底層的地震剪力按各抗側(cè)力構(gòu)件的剛度分配，半框架體系或山墻為構(gòu)造柱、圈梁約束的磚抗震墻體系中，磚墻較框架的抗側(cè)力剛度大得多，在地震作用下，磚墻先開裂和肢壞，加上磚墻的變形能力較框架要差得多，會(huì)形成磚墻構(gòu)件先退出工作，導(dǎo)致加重半框架或部分框架的破壞。 　　
    2、底層框架抗震墻磚房的底層應(yīng)設(shè)置為框架抗震墻體系。在6、7區(qū)底層為小型商店時(shí)， 其抗震墻可為框架填充墻；當(dāng)?shù)讓拥拇u填充墻較少時(shí)應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的鋼筋砼抗震墻，在8、 9度時(shí)，均應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的鋼筋砼抗震墻，使底層形成具有二道防線的框架抗震墻體系，有利于提高底層的抗震能力。 
    3、底層的鋼筋砼墻應(yīng)設(shè)置為帶邊框開豎縫的鋼筋砼墻 　 
    二)過渡樓層的抗震能力應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng) 　　
    整體模型試驗(yàn)研究結(jié)果表明，底層框架抗震墻磚房的過渡樓層受力比較復(fù)雜，雖然底層的抗震墻先開裂，但是一旦第二層磚墻開裂后、其破壞狀態(tài)要比底層要重得多。因此，應(yīng)增 強(qiáng)過渡樓層的抗剪和抗彎能力。在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮加強(qiáng)底層框架與上部磚砌體結(jié)構(gòu)接合處樓板的整體剛度，可將此處樓板做成同厚度的一塊大現(xiàn)澆板，板鋼筋通長(zhǎng)布置；還應(yīng)考慮底框豎向結(jié)構(gòu)與上部磚混豎向結(jié)構(gòu)，在接合處豎向鋼筋盡可能上通下行，在構(gòu)造上加強(qiáng)過渡樓層的抗剪、抗彎能力。 　　
    （七）底層框架抗震墻磚房的底層與上部磚房部分的抗震能力宜相匹配。 　
    結(jié)構(gòu)抗震能力沿豎向分布的均勻牲，有助于提高房屋的整體抗震能力。底層框架抗震墻磚房是由兩種承載能力和抗側(cè)體系構(gòu)成的，底層具有一走的承載能力和較好的變形能力，上部磚房部分具有一定的抗震能力，但變形和耗能能力相對(duì)比較差。

    文獻(xiàn)（3）對(duì)底層框架抗震墻磚房的均勻性進(jìn)行了探討，提出了判斷薄弱樓層在底層還是在上部磚房部分的分析方法，即可根據(jù)ζy（1）是否小于0．8ζR（2）來判斷，若ζy（1） ＜0．8ζR（2），則底層為薄弱樓層，若ζy（1）>0．9ζR（2） ，則第二層為薄弱樓層，若ζy（1）為(0.8--0．9)ζR（2），則該結(jié)構(gòu) 較為均勻。 ζi =Vu /Ve ζi ---- 結(jié)構(gòu)第i層極限剪力系數(shù) Vu --- 結(jié)構(gòu)第i層極限剪力 Ve --- 罕遇地震作用下，按彈性理論分析的第i層結(jié)構(gòu)樓層地震剪力。