框架抗震墙结构

框架抗震墙结构（精选10篇）

框架抗震墙结构 篇1

底部框架—抗震墙砌体房是指底部一层或两层为空间较大的框架—剪力墙、上部为多层砌体房屋。这种混合承重的房屋在我国的临街建筑和住宅区带商店或车库的建筑中使用较多。通过震害调查发现,在6度～8度区,这种房屋的震害较轻或处于基本完好的状态,特别是采取过适当构造措施的这种房屋,其抗震能力和性能均将明显得到改善。震害调查和试验研究表明,当底层无抗震墙或抗震墙很少时,这种体系的抗震性能不好,当底层有较强的抗震墙时,柔弱层将向上部转移。

1 抗震墙平面布置的基本原则

高层建筑应有较好的空间工作性能,为了适应任何方向的地震作用,对于底部抗震墙结构均应在纵横双向均匀布置,应避免单向布置抗震墙并宜使两个方向刚度和动力特性接近。抗震墙在x方向,y方向分布不均匀可能使结构在这一层产生平面柔弱层效应(见图1左图)。该结构由于y方向填充墙的加入,而使得y方向的强度、刚度都大大增加,而y方向的位移则减小很多。这样使得结构在x方向,y方向的动力特性差距很大,与抗震规范要求结构在x方向,y方向动力特性接近的要求背道而驰。结构在x方向的抗震性能必将进一步降低,从而形成平面薄弱层。图1右图在结构的x方向增加了几道填充墙,使得x方向,y方向动力性能接近,从而避免了平面薄弱层的出现。

2 抗震横墙的最大间距限值

抗震墙是结构的主要抗侧力构件,为保证结构的空间刚度和协调变形,规范对抗震横墙最大间距作了明确规定。底框部分抗震横墙最大间距应满足表1的要求。底部框架—抗震墙砌体房屋抗震墙的间距分别为底层或底部两层和上部砌体房屋两部分,上部砌体房屋各层的横墙间距要求应和多层砌体房屋的要求一样;底部框架—抗震墙部分,由于上面几层的地震作用要通过底层或第二层的楼盖传至抗震墙,楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传送地震作用的楼盖水平变形要大。因此,该结构对抗震横墙最大间距有严格要求。

3 底部框架—抗震墙结构中抗震墙数量控制

底部框架—抗震墙房屋的抗震墙数量由纵横两个方向间刚度比决定。根据《建筑抗震设计规范》,底部框架—抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧向刚度的比值,6度,7度时不应大于2.5,8度不大于1.5,且均不应小于1.0。底部两层框架—抗震墙房屋的纵横两个方向,底部与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,6度,7度时不应大于2.0,8度不大于1.5,且均不应小于1.5。

4 底部抗震墙的构造措施

1)底部框架—抗震墙砌体房屋的底部砌体墙应满足下列构造要求:a.砖抗震墙墙厚不应小于240 mm,砌筑砂浆强度等级不应低于M10,应先砌墙后浇框架。墙长大于5 m时,应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。b.沿框架柱每隔500 mm配置26拉结钢筋,并沿砖墙全长设置;在墙体半高处尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝土水平系梁。c.墙长大于5 m时,应在墙内增设钢筋混凝土构造柱。

2)底部框架—抗震墙房屋的底部钢筋混凝土抗震墙应满足下列构造要求:a.抗震墙墙板的厚度不宜小于160 mm,且不应小于墙板净高的1/20;抗震墙宜开设洞口形成若干墙段,各墙段的高度比不宜小于2。b.抗震墙的竖向和横向分布钢筋不应小于0.25%,并应采用双排布置;双排分布钢筋间拉筋的间距不应大于600 mm,直径不应小于6 mm。c.抗震墙两端和洞口两侧应设置满足一般部位(非底部加强部位)规定的构造边缘构件。d.底部抗震墙采用钢筋混凝土抗震墙时,其混凝土强度等级不应低于C30。

3)底部框架—抗震墙砌体房屋的底部钢筋混凝土抗震墙建议采取以下措施:对底层钢筋混凝土墙而言,一般为高宽比小于1.0的低矮墙,其破坏状态为剪切破坏。试验结果表明,带边框开竖缝钢筋混凝土墙的变形能力和耗能能力有很大提高,抗震性能明显优于整体钢筋混凝土低矮抗震墙。因此,宜设置为带边框竖缝的钢筋混凝土墙。这种墙水平钢筋在竖缝处断开。

5 底部钢筋混凝土剪力墙墙段的高宽比

底部钢筋混凝土剪力墙墙段高宽比小于2将易产生脆性的剪切破坏,变形性能差。

在实际工程中,其钢筋混凝土抗震墙的高宽比往往小于1,通常称为低矮抗震墙。

高宽比小于1.0的低矮钢筋混凝土墙是以受剪为主,由剪力引起的斜裂缝控制其受力性能,其破坏状态为剪切破坏,它是一种脆性破坏,延性很差。试验结果表明:放入砂浆板和钢筋混凝土板的带边框开竖缝钢筋混凝土墙的抗震性能明显优于整体钢筋混凝土低矮抗震墙,这种开竖缝的抗震墙具有弹性刚度较大,后期刚度较稳定;达到最大荷载后,其承载力没有明显降低,其变形能力和耗能能力有较大提高,达到了改善低矮墙抗震性能的目的。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋中底部两层钢筋混凝土墙的高宽比一般已不再是小于1.0的低矮墙。但由于使用功能的要求,在底部两层中往往设置为较大的柱网,致使有些钢筋混凝土墙的宽度为6.0 m～7.2 m左右,使得这类钢筋混凝土墙的高宽比小于1.5。

试验表明,剪力墙的高宽比越小,承受水平地震力的能力越大,但其变形性能越差。我国抗震规范为了保证底部剪力墙合理的破坏形态(不出现剪切破坏),并具有良好的延性变形性能,抗震墙的高宽比应该不小于2。当高宽比大于2时,可采取在抗震墙上开洞或者采用带边框开竖缝的钢筋混凝土墙的措施来解决。

底部两层框架—抗震墙砌体房屋中的底部两层钢筋混凝土抗震墙,其高宽比一般不再是小于1.0的低矮墙,但为增强其变形和耗能能力,应把它设置为带边框柱的钢筋混凝土墙。边框柱的配筋不宜小于其他榀框架柱的配筋。对于宽度小于1.0的个别情况,可采取开门窗洞口等方式进行分隔,以增强其抗震性能。

6底框部分的抗震墙长度控制

底部抗震墙过长一方面易造成该墙肢受力过于集中,不符合设置多道抗震防线的概念抗震设计要求。另一方面底部抗震墙过长会使剪力墙的延性大大降低,脆性增加,易出现脆性的剪切破坏,不利于墙体本身和整体房屋的抗震。

建议对于高层建筑抗震墙不宜超过8 m,而对于高度矮很多的底框房屋墙更不应过长,墙肢的长度应严格控制在8 m以内。如果墙长超过8 m,应采取一些措施。如把抗震墙分成两部分,用连梁连接,如建筑要求封闭,则在中部洞口处用普通砌体墙后砌。

7结语

本文从抗震墙平面布置的基本原则、抗震横墙的最大间距限值、抗震墙数量控制、底部抗震墙的构造措施、底部钢筋混凝土剪力墙墙段的高宽比、底框部分的抗震墙长度控制6个方面对这种底部框架—抗震墙砌体房屋的底部抗震墙设计进行了探讨,总结和提出了一些有价值的具体设计措施和方法。

参考文献

[1]孙立红.底层框架—抗震墙房屋的墙体设计探讨[J].山西建筑,2007,33(16):87-88.

[2]高小旺,龚思礼.建筑抗震设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[3]施楚贤,徐建,刘桂秋.砌体结构设计与计算[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

框架抗震墙结构 篇2

关键词：底部框架-抗震墙砌体房屋震害 剪力墙合理布置 计算要点

一.底部框架剪力墙结构总的震害情况

1.部分底部框架房屋由于在底部设置未设或者设置数量不足抗震墙体，造成底层层间刚度和强度不足，在底部形成不规则的薄弱层，地震时由于变形集中，导致底层倒塌，倾斜。震害特点是：（1）震害基本集中发生在底层，为严重破坏或倒塌。（2）底层结构构件的破坏规律是：墙体比框架重，框架柱比梁重。（3）房屋上部几层砖混破坏程度比底层轻很多。

2.按规范要求设置足够数量底部抗震墙体的底部框架房屋，地震中表良好，破坏主要表现在框架上部墙体的裂缝。主要表现在：（1）结构薄弱部位可能出现在底部，也可能出现在过度楼层。当薄弱部位在底部时，虽然抗震墙、框架梁柱节点，填充墙破坏严重，但底部不会出现倒塌情况。（2）当底部框架抗震墙体多，刚度较大，底层侧向刚度和强度均大于二层以上的砌体结构，由于过渡层所受地震剪力大，上部结构会在过渡层出现薄弱层，该层破坏严重，甚至出现整体塌跨，过渡层及以上各层砌体部分全部倒塌，而底部破坏较轻。

3.当房屋底部框架抗震墙部分和上部砌体部分抗震性能比如抗侧刚度匹配较好时，抗侧刚度上下部比较均匀，房屋受损部位趋于均匀化，分散化。这样就有效实现了抗震三水准的抗震设防目标要求。

二.底部框架剪力墙结构房屋的各部分震害情况

1.底部抗震墙。（1）房屋在底部设置足够数量的抗震墙时，在地震作用下，由于墙体侧向刚度大，故抗震墙分担大部分地震作用，在地震中受损现象明显，而钢筋混凝土抗震墙破坏情况又好于砖抗震墙，因为砖抗震墙延性较钢筋混凝土抗震墙差。（2）剪力墙布置不均，许多房屋在临街网点一侧由于建筑要求没有设置剪力墙，致使房屋底层布置剪力墙一侧纵墙破坏严重，相同情况也出现在底层是车库的房屋，由于底层纵向两侧都布置车库出口，开间较小，没有布置剪力墙的地方，不可避免的留下地震破坏安全隐患。

2.底部框架。（1）底部框架的震害主要集中在梁柱节点处，总体情况为柱的破坏大于梁，柱顶震害大于柱底，角柱破坏大于中柱和边柱。

（2）一般托墙梁截面尺寸较大（一般取跨度的1/7.5）用来承担上部砌体墙等较大荷载，而柱截面一般取450X450mm，较难实现强柱弱梁的抗震概念，使本应出现在梁端的塑性铰出现在柱顶或者柱底，从而发生严重震害。而底部梁的破坏相对较轻，多为斜拉破坏，梁端出现斜向裂缝。（3）角柱由于扭转作用并同时承担两个主轴方向的地震作用，而所受的约束又比其他柱小，因此破坏较中柱和边柱严重且普遍。

3. 底部框架填充墙。填充墙为非结构构件，但具有一定的刚度，要承担一部分地震力，而填充墙砌筑材料延性较低，当与框架或剪力墙拉结措施不足，在较大地震力作用下破坏普遍，表现在平面内出现斜裂缝或者交叉裂缝，平面外局部或整体倾倒。

4.过渡层砌体部分。（1）过渡层墙体大多采用无筋砌体，墙体延性等抗震性能相对较差。（2）过渡层出现前面提出的薄弱层，会出现集中破坏，或上部砌体结构整体坍塌，而底部破坏轻微。

三. 结合01新规范简述上述底部框架剪力墙结构震害的相应对策

1. （1）底部抗震墙应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应均匀对称布置。（2）底层或者底部二层框架剪力墙结构体房屋的纵横两个方向侧向刚度的比值因一定要严格符合规范要求。

在这里我要特别说明一下，在用PKPM软件计算底框结构时，为了满足上述侧向刚度比，结构师一般采取在抗震墙中开结构洞口来降低剪力墙刚度，但这样有时并不容易满足要求，即使洞口开得很大，反而造成实际抗震墙刚度更具数量来说并不大了，遇到这种情况我建议在水暖箱处、配电箱处开结构洞口，在其他抗震墙上全高开竖缝，竖缝两侧墙肢边缘按规范要求设置暗柱，墙肢高度不变，墙肢宽度变小，成为延性较好的剪弯型墙肢，缝宽由计算确定。采取这种措施还可以避免墙肢高宽比小于1，提高提高结构抗震性能。

2. 底部框架为实现强柱弱梁的目标，规范采取更严格的措施比如：（1）柱的截面尺寸至少采用450X450mm，（2）柱的轴压比，6，7，8度分别限制为0.85，0.75，0.65.（3）柱的总配筋率及箍筋直径间距，都已明确规定。（4）特别是柱最上端和最下端组合的弯矩值乘以增大系数一二三级分别按1.5、1.25、1.15采用是确保强柱弱梁的最有力措施。

3. 底部框架填充墙。01新规范增加规定（1）填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称避免底部形成薄弱层和短柱。（2）空心砌块和砌筑砂浆强度等级分别不应低于MU7.5和M5。墙顶应与框架梁密切结合。（3）填充墙应沿框架柱全高每隔500mm～600mm设2Φ6拉结筋，拉筋伸入墙内的长度，建议6，7度时沿墙全长贯通。（4）楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。

4. 过渡层砌体部分。01新规范增加规定（1）砖砌体和砌筑砂浆强度等级分别不应低于MU10和M10，砌块砌体和砌筑砂浆强度等级分别不应低于MU10和Mb10.（2）上部砌体墙与底部的框架梁或抗震墙，出楼梯间附近的个别墙段外均应对齐。此时应过渡层应采取比4款更高加强措施。（3）过渡层应在底部框架柱、抗震墙的构造柱随对应处设置构造柱，间距不宜大于层高。构造柱的纵向钢筋，6、7度时不应小于4Φ16，8度时不应小于4Φ18。一般情况构造柱纵筋应锚入下部的框架柱或抗震墙内，当锚固在托墙梁内时，托墙梁的相应位置应加强。（4）过渡层的砌体墙在窗台标高处，应沿窗台设置沿纵横墙通长的现浇钢筋混凝土帶，截面高度不小于60mm，宽度不小于墙厚，纵筋不少于2Φ10，横向分布筋Φ6@200，此外，砖砌体墙在相邻构造柱间的墙体，应沿墙高每隔360mm设置2Φ6通长水平钢筋和Φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4 点焊钢筋网片，并构造柱内。（5）过渡层的砌体墙，凡宽度不小于1.2m的门洞和2.1m的窗洞，洞口两侧宜增设构造柱。

四.底部框架剪力墙结构房屋抗震设计其他计算要点简述

1. 底部框架-抗震墙砌体房屋抗震计算。

对于平、立面布置规则，质量和刚度在平、立面分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法；对于立面布置不规则的宜采用振型分解反应谱法，对于平面布置不规则的宜用考虑水平地震作用扭转影响的振型分解反应谱法。采用振型分解反应谱法时，应取足够的振型数。

2.底部框架-抗震墙砌体房屋地震作用效应调整。

为减少底部的薄弱程度，01新规范规定：（1）底层框架--抗震墙砌体房屋的底层纵向与横向地震剪力设计值均应乘以增大系数，增大系数y=√（k2/k1）其值可根据侧向刚度比值在1.2～1.5范围内选用。第二层与底层侧向刚度比大者应取大值。（2）底部两层框架—抗震墙砌体房屋的底层和第二层的纵向与横向地震剪力设计值，均应乘以增大系数，其值可根据侧向刚度比值在1.2～1.5范围内选用。增大系数y=√（k3/k2）第三层与第二层侧向刚度比大者应取大值。

底部框架抗震墙房屋结构设计研究 篇3

关键词：底部框架,抗震,房屋,结构,设计,混凝土

随着社会经济的发展, 人们越来越关注建筑物在商业方面的性能, 对于街道旁边商业用房上部的住宅而言, 其底部框架的抗震墙的结构抗震设计工程是非常关键的, 由于这种结构相较于多层钢筋混凝土框架的房屋设计而言, 有着造价相对较低且施工比较方便等优势, 所以我国城镇地区的建设广泛采用这种建筑形式。

1 抗震墙砖砌房屋底部框架的结构特点

(1) 为了确保房屋底部能够较大的承受变形, 所以底部一般会采用不同于上部的具有“延性”特点的钢筋混凝土材料, 而上部所用的砌体材料是由砂浆和砖块结合砌筑而成, 这样的砌体材料虽然有较好的抗压性能, 但是它也有着较差的受剪抗拉性, 是一种具有“脆性”特点的材料。

(2) 底部的结构形式是不同于上部框剪体系, 它是由框架和数量一定的抗震墙所组成的, 而上层所用的砖砌抗震墙体系的开间则相对较小。由于上层有着较小的抗震墙开间, 且其数量较多, 所以弥补了上部砌体与钢筋混凝土相比较弹性模量在材料方面小很多的不足, 导致在竖直方向向上会有较大的刚度, 而下部的刚度则较小。大量的震害结论显示, 房屋破坏大部分都是由底层开始的, 较严重危害的是底部的框架结构, 由此可知, 底部是在水平地震力的作用下成为薄弱层的“变形集中层”。

2 对结构抗震设计方面的要求

上刚下柔和上重下轻是抗震墙砖房底部框架的典型特点, 上下墙体的相对位置和上下层的层间侧移刚度比等都是直接影响着房屋的受震害程度及平面布置的重要因素。

(1) 要遵循的原则是“强柱弱梁”。

为了保证在强烈的地震作用下其框架结构的梁端先出现塑性铰, 再在柱端出现, 因此, “强柱弱梁”和“强节点弱构件”是底部框架抗震墙砖房设计所必须遵循的基本原则。房屋会随着塑性铰先出现在框架的任一柱端而引起同层的其他柱端接连出现塑性铰而倒塌。但是很难实现在计算截面抗弯强度的基础上满足“强柱弱梁”的要求, 这是因为底层框架在竖向上要承担的荷载会引起较大的弯曲和较大的截面, 因此就将设计“强柱弱梁”的原则尽量在构造上实现, 尤其是在箍筋的配置上。

(2) 结构立面要确保均匀性和连续性。

“上重下轻”是底部框架抗震墙砖房在结构方面的典型特点。在依据《建筑抗震设计规范》的前提下, 要确保底部结构的层高不会超过4.5m, 还要严格控制房屋的层数和总高度, 这样才能够尽可能的将结构重心降低。墙体在竖向上应确保对称连续, 各层建筑的上部砖房在功能上也要保持一致。对于层高要尽可能的对其降低, 这样才能够避免出屋面楼梯间的水箱间在地震时会由于刚度突变而引起的鞭梢效应发生。建筑设计的竖向强度和均匀性的刚度保障前提做到连续的竖向规则, 尽量减少变形集中和应力集中, 从而避免薄弱层出现在上部砖房。

(3) 均匀性和整体性是结构平面设计所关注的重点。

要尽可能的减少上部砖房的单元形式、并且做到简洁、规则、对称的建筑平面布置。在房屋的尽头端和转角处不能够设置楼梯间, 且墙体的削减不能够在烟道和风道等处。上部砖房的纵横墙布置应均匀对称, 沿平面内要确保对其, 窗间墙的宽度在同一轴线上要均匀, 对于下部的框架抗震墙结构而言, 要使墙体尽可能更多的落于柱网上, 并要求上部砖房布设与柱网相对应。

3 设置防震缝是非常必要的

在大部分的震害中, 体形结构不对称的相较于体形结构均匀对称的更易随着复杂的地震作用而受严重破坏。针对不同类型、不同结构体系、各建筑状态的建筑, 并结合不同程度的地震烈度而区别对待, 从而避免了建筑立面的效果如工程造价增加等会受到不同程度的防震缝的影响。

4 对于圈梁和构造柱的设置

对圈梁的构造柱的设置已成为我国目前在多层混合结构中至关重要且广泛被采用的抗震措施。圈梁不仅能将房屋的整体性增强, 还能够将房屋的抗震性能提升, 同时, 对于墙面裂缝开展的有一定的约束作用, 对于房屋受到地震作用或者是其他各种原因所导致的地基沉降不均匀而引起的破坏都有一定的抵抗能力。设置由钢筋混凝土制成的构造柱能够约束砌体, 从而达到延性和抗剪能力得到提升的目的。如若遭受设计烈度的地震作用, 房屋结构的部分构件也仅仅只会发生非弹性变形, 这样在地震之后稍微修复房屋的局部部位就可以继续使用。所以说, 底层框架砖房结构抗震体系中的二道防线就是圈梁与构造柱所形成的“弱框架”。

结构设计和结构处理随着近几年建筑设计平面布置多样化的出现而变得越发困难, 因此, 要强化结构设计方面的能力, 尤其是底层框架砖房的设计, 从而弥补房屋抗震性能的不足之处。

参考文献

[1]苏小卒.多层砖混结构房屋设计探讨[M].上海:同济大学出版社, 2002, (10) .

[2]唐岱新.普通砖混结构设计技术措施[M].北京:高等教育出版社, 2003, (1) .

框架结构抗震鉴定与加固方法 篇4

房屋的原设计单位为建筑设计室（工程编号90－2－9，设计时间为1990年），房屋建造后主要作为教学楼、食堂及锅炉房使用。房屋的建筑平面大体呈L形，框架结构六層，总建筑面积为15600m2，由主体教学楼、食堂及锅炉房3部分组成，各部分之间均设有沉降缝。

1.1主体部分

该建筑主体部分地上6层，局部5层，建筑总高为20.7m，室内外高差为0.600m，其中底层层高为3.600m，二层～六层层高均为3.300m。目前，主要作为教室及办公室使用。

1.2食堂

食堂地上2层，建筑总高为8.700m，室内外高差为0.300m，其中底层层高为3.900m，二层层高为4.500m。目前，底层为厨房及餐厅，二层为会场。

1.3锅炉房

锅炉房地上2层，局部1层，建筑总高为6.550m，室内外高差为0.150m，其中底层层高为4.050m，二层层高为2.800m。目前主要作为锅炉房及浴室使用。

2.抗震鉴定与设计

2.1主体部分

抗震鉴定结果表明：房屋在层数和高度、外观和内在质量、材料强度等基本满足规范要求，但在结构体系、梁柱构造、填充墙及其连接构造中存在不满足规范的方面。主要表现为：框架为单向布置且局部为单跨框架，立面呈不规则，梁端加密区箍筋直径为6mm（小于8mm），底层全部、二层大部分、三、四层个别框架柱的轴压比大于0.8，柱的加密区箍筋直径为6mm（小于8mm），填充墙与框架柱之间未设置沿墙全长拉通的拉筋等。因此，房屋的抗震措施不满足规范要求。

2.2食堂

抗震措施鉴定结果表明：房屋在层数和高度、外观和内在质量、材料强度等基本满足规范要求，但在结构体系、梁柱构造、填充墙及其连接构造等中存在不满足规范的方面，主要为：框架为单向布置，梁端加密区箍筋直径为6mm（小于8mm），柱的加密区箍筋直径为6mm（小于8mm），填充墙与框架柱之间未设置沿墙全长拉通的拉筋等。因此，房屋的抗震措施不满足规范要求。

2.3锅炉房

抗震措施鉴定结果表明：房屋在层数和高度、外观和内在质量、结构体系、材料强度等基本满足规范要求，但在整体性连接构造、砌体墙段的局部尺寸中存在不满足规范的方面，主要为：西侧无墙体、墙体布置在平面内不能闭合，未在外墙四角等部位设置钢筋混凝土构造柱，墙段的实际局部尺寸偏小等。因此，房屋的抗震措施不满足规范要求。

3.抗震加固

（1）针对教学楼主体结构检测结果，对于轴压比超限、截面尺寸不足以及配筋不足相差较大的框架梁柱，应采取加大截面的方法进行加固处理。

施工措施：

1）严格按照规范及设计要求对原柱子混凝土表面进行凿毛施工时，应按规范及设计要求将表面打成沟槽，沟槽深度为10mm，间距不大于200mm，原混凝土柱的棱角打掉，同时除去浮渣、尘土。

2）采用界面剂是为了使结合面混凝土的黏结抗剪强度和黏结抗拉强度接近或高于混凝土本身强度，避免结合面过早开裂破坏，在浇筑新混凝土前，淋洒1层30%白乳胶水泥浆界面结合剂。

3）在混凝土中加入AEA微膨胀剂可以提高结合面的黏结性能，保证新旧两部分混凝土能整体工作，共同受力，需控制好加固混凝土的收缩性。

4）在混凝土中加入减水剂。由于后浇混凝土仅为150mm（300mm）厚，并且在该范围内配有大量的钢筋。为保证混凝土的浇筑质量，混凝土的坍落度不能太小，加固混凝土设计强度为C35，水灰比不能太大。

（2）对于配筋不足相差较小或抗震构造措施不满足要求的结构构件，可采用粘贴碳纤维布的加固方法进行加固。

施工措施：

基本施工工艺为：施工准备→结构表面处理→底胶配制并涂刷→找平胶配制并修复、平整→粘贴胶配制并涂刷→粘贴纤维布→表面喷砂防护

1）基底处理。2）混凝土表层出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大的面积的劣质层在凿除后应用聚合物水泥砂浆进行修复。3）对表面有裂缝的部分如有必要应首先进行封闭灌浆处理。4）用混凝土角磨机、砂纸等工具去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状（R≥25mm）。5）用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。6）涂底胶。按规定的比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用电动搅拌器均匀搅拌，根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间。

（3）锅炉房二层个别墙段的承载力不能满足要求，可采用在原墙体两侧粉钢筋网水泥砂浆面层进行补强加固。

施工措施：

原墙面清底——钻孔——清洗原墙面——刷素水泥砂浆——铺设钢筋，安设锚筋——浇水湿润墙面——逐层抹水泥砂浆——结硬后进行养护——装饰施工。

用夹板墙加固砖墙后，墙体的抗剪能力有较大程度的提高，在试件开裂前夹板墙的刚度较普通墙有一定的提高，但开裂后，提高程度减小，当试件达到极限荷载时，加固对刚度的影响不明显：加固后墙体的变形能力及延性将有明显提高。

4.加固施工中需注意的问题

加固工程中施工要解决的主要问题在施工过程必须有针对性地解决以下三个问题：

（1）对正在学校使用中的房屋进行加固施工，如何减少施工干扰是施工中需要解决基本问题。采取的措施：一是利用两个月暑假的集中时间，组织甲、乙双方全员强化施工管理，合理安排施工组织，采用高密度流水搭接施工；二是施工区域与教学区域尽可能分隔明显，建筑材料与垃圾的进出场通道与师生通道分离。

（2）夏季高温时节，要着重保证混凝土工程、镶面工程及屋面防水工程的质量。凡涉及水泥为主要材料的工程，都采取了阴藏、预冷和日内低温时段施工，注意留好施工缝和必要的后浇（制）缝等措施。而屋面防水工程为确保质量采取了两条措施：1）先补好屋面每一条裂缝，再作为1:6水泥炉渣找坡隔热层，最后作焦油聚氨酯涂膜厚2mm，作面层用水泥砂浆保护层屋面以耐热性、物化稳定性。2）按设计要求作好屋面分格（变形）缝和油膏嵌缝工艺。

（3）钻孔填锚筋技术。对墙外或墙内附建的构造柱，每高500~600mm；对圈梁每隔梁轴长500~800mm，都设置此项锚筋与原墙体牢固联结。1）锚筋埋入深度，视墙厚而定，最小不少于120~800mm；用II级钢筋制作。2）充填用的砂浆，采用水灰比0.3~0.45，灰砂比1:1~2；选用普通425号新鲜普通硅酸盐水泥或膨胀水泥。3）锚筋孔道用压力水冲洗净，充分湿润；4）拉拔试验检查：充填完毕的锚筋，稍候即以3Kg的拉力作拔出试验，以不松动为合格。否则应再加干硬砂浆夯实，当仍不合格时，则应在附近重新钻孔、安装锚筋。

5.结论

通过以上加固措施后，该教学楼可以满足应有的抗震要求，同时对建筑的使用功能未造成影响，通过此案例，可普及至其他原结构不满足抗震要求的教学楼，不影响使用功能的同时也增加了结构的安全系数。

填充墙对框架结构抗震性能的影响 篇5

“5·12”汶川地震中, 填充墙框架结构遭受了不同程度的破坏, 填充墙对框架结构抗震性能的影响又一次摆在了各位研究者的面前。震后现场调查表明, 大多数框架结构由于填充墙设置合理, 抗震能力较强, 主体结构震害一般较轻, 主要破坏发生在维护结构和填充墙;然而, 部分框架结构由于填充墙的不合理设置造成的不利影响, 发生了严重破坏甚至倒塌现象。

多年来, 各国学者主要致力于主体结构抗震性能的研究, 建筑抗震理论发展迅速, 而且在不断地更新和完善, 但轻视了非结构构件的影响。现行框架结构的分析中均将各类填充墙作为非承重结构, 忽略其对框架结构侧移刚度的影响。虽然规范提出在框架结构抗震设计中, 考虑到填充墙的影响, 也只是对结构自振周期用0.6~0.7折减系数的方法粗略地考虑[1], 在框架结构设计时, 设计人员也只是把填充墙作为荷载附加到框架的对应位置, 对结构模型作纯框架处理。在框架结构地震作用下的内力和变形计算时完全忽略了填充墙的存在, 使得计算所用的力学模型与实际结构有较大出入, 造成了严重的抗震安全隐患, 结果导致由于填充墙的影响使得建筑物震害严重。填充墙的存在或多或少地改变了框架结构的各种性能指标。本文就水平地震作用下填充墙对框架结构抗震性能的影响进行分析、归纳, 供抗震概念设计、计算分析时参考。

2 填充墙的分析模型

在水平地震作用下, 不考虑填充墙的有效刚度和强度, 结构的抗震分析必然产生较大的误差。考虑填充墙的作用, 进行填充墙框架结构设计及分析的力学模型有以下几种:

2.1 等效斜撑模型

等效斜撑 (图1) 的概念由Polyakov于1956年首次提出, Polyakov基于沿对角线方向加载试件破坏机理的分析, 认为填充墙的作用如同桁架系统中的对角压杆, 在侧向水平力作用下, 框架和填充墙之间的应力只在填充墙的受压区边界互相传递[2]。等效斜撑模型是将填充墙视为与墙材性相同并具有一定宽度的对角斜撑杆铰接于框架平面。此斜杆只承受压力、不承受拉力, 形成斜撑杆与框架共同工作的抗侧力体系, 这种单一对角支撑模型虽然计算简单, 但与墙体破坏时的实际应力分布情况存在一些差异, 尚不能真实反映框架梁、柱构件的弯矩和剪力分布特点。

斜撑的厚度与墙等厚, 宽度:

这里:

hcol———框架柱的高;

hinf———填充墙的高度;

Efe———框架材料的弹性模量;

Eme———填充墙材料的弹性模量;

Icol———柱正交荷载方向的惯性矩;

rinf———填充墙的对角长度;

tinf———等效支撑和填充墙的厚度;

θ———支撑与水平梁的夹角。

2.2 三支杆模型

Wale将完全填充钢框架简化为三个等效支撑模型, 该模型考虑了结构的非线性[3], 三支杆模型近似模拟实际的框架-填充墙结构, 可以反映钢框架梁、柱的刚度、变形和内力分布特点, 以及填充墙约束框架侧向变形时所发挥的对角支撑作用。用三支杆模型进行有限元分析的结果比实体建模分析结果更接近试验结果, 而且可以大大节省数值计算的时间和空间, 可用于整个结构体系多榀框架的抗震、抗风快速分析, 而且用三个斜支杆简化比仅用一个对角刚性斜支撑模拟, 更能反映水平荷载作用下框架填充墙的破坏形态, 但是三支杆模型也有其缺点: (1) 墙体与框架梁、柱的接触长度计算后固定取为钢框架进入屈服阶段时的长度, 忽略了接触长度是随着荷载的增加而不断变化的这一事实; (2) 在建模过程中, 假定钢框架在进入塑性阶段时, 填充墙对角支撑区域已经充分发挥了其材料强度, 即三支杆材料的计算抗压强度取试验得到的复合填充墙体的抗压强度;假定三支杆的材料属性也为各向同性。做上述这些假定, 虽为进一步建立有限元模型进行数值分析提供了便利, 但在一定程度上提高了钢框填充墙结构的整体刚度, 与实际不符[4]。

2.3 六支杆模型

C.Z.Chrysostomou总结了影响建立填充墙模型的12个参数[5]提出了六支杆模型[6], 并用此模型对一个钢框架-填充墙结构进行了非线性动力时程分析。六支杆模型能较好的模拟实际情况, 但是其参数较多, 不方便应用。

结合文献资料对国内外研究者提出的各种填充墙分析模型进行总结, 并对各分析模型的优劣及适用情况进行讨论, 通过分析可知等效斜撑模型较适用于宏观结构的计算分析。本文将采用对角斜撑模型。

3 算例

3.1 模型概况

结构在地震中的反应具有十分复杂的空间效应。目前已有不少针对双向地震动输入情况下不规则结构的地震响应的研究, 本文未考虑结构不规则情况, 且按单向地震动输入, 避免偏心扭转等复杂因素的影响, 力求利用简单、规则的考虑填充墙作用的框架结构在单向水平地震动作用下的结构地震反应来说明填充墙对结构的影响。

本文分析模型为一典型六层钢筋混凝土框架结构, X方向为6跨, Y方向为两跨, 图2为该结构的平面布置图, 柱网X方向间距6.6m, Y方向间距8.4m;一至四层框架柱截面尺寸为600mm×600mm;五至六层框架柱截面尺寸为500mm×500mm;框架梁截面尺寸为350mm×500mm, 结构首层的层高为4.2m, 标准层 (二至六层) 层高为3m。该框架结构的柱、梁采用的混凝土等级均为C30, 其中梁、柱配筋选用HRB335级热轧钢筋, 框架结构全部采用现浇混凝土;填充墙采用空心粘土砖。采用中国建筑科学研究院编制的PKPM程序对结构进行初步设计, 得到梁、柱配筋。

3.2 模型介绍

采用Abaqus有限元软件进行分析, 混凝土采用smeared cracking模型, 钢筋采用Rebar加入到混凝土中, 钢筋和混凝土之间的相互作用 (捆绑滑移、销子效应等) , 通过在混凝土中引入一些“拉伸强化”来近似实现。填充墙采用对角斜撑模型, 只承受压力不承受拉力, 斜撑模型材料的本构关系参照Mosalam[7]等提出的修正模型。

结构三维模型立体图如图3所示, 调查表明, 框架结构常因商用、停车等功能需要, 底部空间较大, 填充墙布置较少, 甚至完全不设置填充墙。本文按照纯框架、完全填充两种情况设置填充墙, 建立分析模型, 力求充分模拟地震作用下由于填充墙的有无对结构抗震性能造成的影响。其中:Model (a) 为不考虑填充墙作用的纯框架结构;Model (b) 为各层均布设填充墙的框架结构。由于本文研究内容只考虑平面单向地震作用影响, 故未考虑X方向填充墙作用, 模型X方向未布设填充墙。

3.3 计算结果分析

分别对模型a, b进行时程反应分析计算, 依次输入印度Koyna波和EI Centro波, 峰值加速度分别为0.4g、0.6g、0.8g, 共进行了12次非线性时程反应分析, 输出的分析结果为不同峰值加速度时各模型最大层间位移角。

输入不同地震波, 峰值加速度分别为0.4g、0.6g、0.8g时, 模型各层间位移角最大值如图4所示, 图中分别将模型a、b最大层间位移角进行比较。由图分析可知, 各模型的最大层间位移角都发生在结构的二层。通过对各模型最大层间位移角的对比分析, 可知在输入不同地震波, 调整地震波加速度峰值情况下, 结构的最大层间位移角分布存在如下规律:

模型a为纯框架结构, 因未考虑填充墙作用, 结构侧向刚度较小, 与模型b相比, 结构各最大层间位移角均较大, 当输入地震波为印度Koyna波, 峰值为0.8g时, 模型a最大层间位移角为1/65;当输入地震波为EI Centro波, 峰值为0.80g时, 模型a最大层间位移角为1/60, 结构均已进入强非线性状态, 接近规范中弹塑性层间位移角限值1/50。

模型b由于在Y方向全部布置了填充墙, 结构侧向刚度较大, 当输入地震波为印度Koyna波, 峰值为0.8g时, 模型b最大层间位移角为1/236;当输入地震波为EI Centro波, 峰值为0.8g时, 模型b最大层间位移角为1/200, 此时构件均已进入弹塑性状态, 但离弹塑性位移角限值还有较大空间, 填充墙由于破坏位移角限值较框架结构小, 会陆续发生破坏, 但主体结构不至于倒塌。

4 结语及建议

本文以等效斜撑模型模拟填充墙作用, 分别按纯框架和完全填充框架的形式, 利用Abaqus有限元分析软件进行非线性时程反应, 分析在是否考虑填充墙作用时, 结构的最大层间位移角, 得出的主要结论如下:

⑴由于填充墙的刚度贡献, 填充墙对结构的层间位移角有显著的影响。同样输入印度Koyna地震波, 峰值为0.8g时, 考虑填充墙影响的最大层间位移角为1/236, 不考虑填充墙影响的最大层间位移角为1/65;输入EI Centro地震波, 峰值为0.8g时, 考虑填充墙影响的最大层间位移角为1/200, 不考虑填充墙影响的最大层间位移角为1/60。

⑵在对框架填充墙结构进行设计时, 不能简单地把原结构简化为纯框架结构进行设计, 应充分考虑填充墙对结构抗震性能的有利和不利影响, 通过补充计算和构造加强措施使计算模型与实际结构的受力状态趋于一致。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) [S].北京:中国建筑工业出版社.2001.

[2]Federal Emergency Management Agency, prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings.November 2000, Washington, D.C.

[3]Wale W.El-Dakhakhni, Mohamed Elgaaly, Ahmad A.Hamid.Three-Strut Model for Concrete Masonry-infilled Steel Frames[J].Journal of Structural Engineering, February, 2003, 129 (2) :177-185.

[4]谷倩, 彭波, 刘肖凡.钢框架-砌体填充墙结构三支杆型有限元分析[J].武汉大学学报 (工学版) , 2006, 39 (5) :30-34.

[5]C.Z.Chrysostomou.Effects of Degrading Infill Wallson the Nonlinear Seismic Response of Two-Dimensional Steel Frames[D].PhD Thesis, Cornell University, Ithaca, New York, 1991.

[6]P.Gergely and J.F.Abel.A Six-Strut Model for Non-linear Dynamic Analysis of Steel Infilled[J].Interna-tional Journal of Structural Stability and Dynamics, 2002, 2 (3) :335-353.

框架抗震墙结构 篇6

关键词：玉树地震,底框-抗震墙结构,规范,抗震没计

底部框架-抗震墙结构(以下简称底框结构)是由底部钢筋混凝土框架-抗震墙和上部砌体结构所组成。这种结构形式在底部可提供较大开间,使用功能灵活,施工周期短,造价相对较低,故广泛应用在城镇临街的建筑中。据统计,底框结构在我国县级城镇临街建筑中占70%以上。该结构是由上下不同材料组成的混合结构,抗侧力构件不连续和不均匀性,使其抗震性能较差,历次地震中[1],震害较为严重。国外地震区,极少采用这种结构体系。但是,作为我国现有经济水平下的一种特有的构形式,尤其随着城镇商业化的发展,底框结构仍具有一定的存在价值。

2010年12月新颁布实施的《建筑抗震设计规范》(GB 50010—2010)[2](以下简规范),将其应用限定在一定范围内。规范规定:除乙类建筑及丙类8度区设计基本加速度0.3g和9度设防区外,仍然可以采用此结构形式。依据“我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本加速度和设计分组的划分表”,我国2500个抗震设访城镇中,按规范界定的范围,底框结构可应用的范围大约在60%以上。

我国抗震设防目标规定的“大震不倒”,是保证人民生命安全的基本抗震设防目标。但是,在2010年4月14日7度设防区的青海玉树发生7.1级地震中,底框结构出现了倾斜或倒塌的严重破坏。因此,通过震害反馈,分析此类结构在地震作用下的震害特征,薄弱部位,深入理解新颁布的抗震规范相关规定,对做好底框结构抗震设计,提高其抗震能力,减少工程震害是十分必要的。

1 底框结构的震害特征

玉树4.14地震中,底框结构表现的典型震害之一为:底层倒塌和倾斜,如图1所示。倒塌的主要原因由于竖向刚度分布不均匀,底层刚度和强度不足,抗震墙过少或采用的砌体抗震墙没有约束措施,地震时散落。震害之二为:上部空心砌块砌体抗震措施不完善,形成薄弱层倒塌,如图2所示;震害三为:底层框架柱抗剪承载能力较低,发生剪切破坏,如图3所示。

2 底框结构抗震设计要点

2.1 房屋高度的限制

震害反馈,砌体结构倒塌率与房屋层数几乎成正比。随着房屋高度的增加,结构所受地震作用和倾覆力矩较大,由于底框结构上部砌体的脆性性质,使得震害对房屋高度反映更加敏感。以常见的7度0.10g为例,对大量丙类建筑而言,底框结构最大高度为7层且不超过22 m,对于混凝土空心砌块砌体(如玉树地区),考虑其砂浆粘结面较小,砌块脆性更大,对其高度要求更为严格,为6层且不超过19 m。对于高度的限制,必须严格执行,万不可追求经济指标,而超高超限。

2.2 结构刚度、承载能力的合理匹配

底框结构由于上下两种结构体系的组合,使其刚度和强度在竖向不均匀。控制好上下刚度比,控制好刚度与抗震承载能力的合理匹配,是保证该结构在地震作用,尤其是遭遇高于本地区设防烈度的大震作用下,不至于倒塌的关键所在。

2.2.1 刚度比控制

在7度设防区,规范规定上部砌体结构与下部框架结构的刚度比K2/K1不大于2.5,同时不应小于1.0。此规定,主要包含以下两层含义:一是对这种“上刚下柔”的结构体系,刚度差异不要过大的限制;二是在差异不能过大的基础上,将相对柔弱的楼层控制在位于钢筋混凝土结构楼层中,以期在地震时,通过混凝土结构较好延性性能的发挥来“保护”上部脆性的砌体结构。因此,对结构刚度的正确估计是控制刚度比的关键所在。对结构刚度的计算,抗震规范2001版[3]和2008修订版[4]并未将是否计入砌体结构中构造柱的影响做明确的规定,基本是依靠设计人员个人经验和设计理念来判定。从强度角度而言,一般设置的构造柱,大多情况下不参与结构抗震承载力的计算,而是作为墙体抗震受剪承载力的安全储备。但是,砌体结构由于构造柱和圈梁的约束作用,使结构整体性提高的同时也提高了其刚度。如果不计构造柱对砌体结构刚度的贡献,不利于底框结构刚度比的控制。2010版抗震规范以强制性条文形式(条文7.1.7-3),明确规定上部砌体侧向刚度,需计入构造柱的影响,以便较准确计算砌体的刚度值。

2.2.2 抗震承载能力的调整

抗震设计要做好刚度、延性与承载能力(强度)合理匹配。这一匹配在底框结构中尤其重要。底框结构属于剪切变形,在抗震计算一般可采用“底部剪力法”,剪力的分布呈倒三角形,底部层间剪力最大。为保证底部必要的抗震承载能力,减少其薄弱程度,通过地震作用效应的调整来提高其抗震承载能力,即对底层的地震剪力乘以增大系数。规范7.2.4规定“底框结构底层剪力增大系数允许在1.2～1.5范围内选用,第二层与底层侧向刚度比大者应取大值”。即刚度比越大,底部地震剪力增加越大,实际取值时可按刚度比按线性插值近似确定,以做好刚度和承载能力的匹配,增大后的地震剪力再按底层结构中各构件的抗侧刚度按比例分配。

2.2.3 薄弱层判断和塑性变形验算

我国抗震设防为“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准设防目标,通过两阶段的设计来实现,即第一阶段的承载能力设计和第二阶段的弹塑性变形验算。对大多数结构,仅进行第一阶段的设计,通过抗震概念设计和抗震的构造措施定性的实现罕遇地震下的塑性变形的设防要求,对于一般均匀规则的建筑结构,这种方法是可行的。实际工程设计时,对于底框结构,设计人员仅按照第一阶段进行设计,较少进行专门变形验算。底框结构体系特殊且不利于抗震,对其进行大震下的变形验算,是防止其在大震下倒塌的关键要素之一。底框结构大震下变形验算的主要目的是判断预期薄弱层是否在底层延性较好的混凝土结构层,同时考虑在大震下“P-Δ”重力二阶效应后,其层间变形是否控制在不倒塌的范围。对薄弱层的判断,常用楼层屈服强度系数ξy(i)的大小来判断:

公式中:Vu(i)—楼层中实际受剪承载能力;Ve(i)—大震作用下楼层的弹性地震剪力。底框结构屈服强度系数实用计算可参见文献[5,6]。对于单纯钢筋混凝土结构和或砌体结构而言,ξy(i)沿高度分布最小的楼层就是薄弱层。底框结构由两种抗侧力构件组成,还要着重判断底层与上部过渡层的相对薄弱程度。文献[7]对底框结构进行了弹塑性时程分析,提出较为简单的判断方法。通过底层框架结构的楼层屈服剪力系数ξy(1)与相邻层的楼层(砌体结构)屈服剪力系数ξy(2)的比值大小来判断:当ξy(1)<0.8ξy(2)时则底层为薄弱层,当ξy(1)>0.9ξy(2)时则第二层为薄弱层,当ξy(1)=(0.8～0.9)ξy(2)时,则上下刚度、承载能力匹配合适且均匀。并对底层为薄弱层时,楼层屈服强度系数与底框结构在地震下的破坏形态进行分析,得出其基本对应规律如表1所示,具有一定的工程参考价值。

判断出结构薄弱层后,可进一步按下述公式验算该层的弹塑性层间位移是够满足规范要求的限值:

式中Δμp为弹塑性层间位移;Δμy,为屈服位移;ηp为弹塑性层间位移增大系数;[θp]为弹塑性层间位移角限值,底框结构取1/100;h为薄弱楼层的高度。

由上述分析可知,当底层屈服强度系数过小,导致底层破坏甚至倒塌,或者过度加大底部的抗震承载能力,使薄弱层由底部转移到相邻的上部砌体楼层,导致上部砌体的倒塌。玉树4.14地震和汶川5.12地震[8]都出现了这两种震害现象。因此,底框结构抗震设计时,对薄弱层的判断应引起设计人员的足够重视,要有目的控制薄弱层部位,使其发生在底部的同时保证楼层屈服强度系数不应过小,是确保底框结构在大震作用下不发生倒塌的较定量的控制手段。

2.3 底部抗震墙的选择与布置

底部抗震墙作为底层抗震第一道防线,承担主要的层间剪力,是主要的抗侧力构件。规范规定的底框抗震墙有两种形式:砌体抗震墙和钢筋混凝土抗震墙。抗震规范2001版中要求“6、7度且总层数不超过5层的底层框架-抗震墙房屋,应允许采用嵌砌于框架之间的砌体抗震墙”,基此,按2001版规范设计的结构,在7度设防区,特别是经济欠发达地区,较多采用砌体抗震墙。玉树震害中的底框结构较多采用的是砌体抗震墙,或者是砌体抗震墙和钢筋混凝土抗震墙混合使用。基于震害反馈,2010版抗震规范缩小了砌体抗震墙的范围,即使采用,也应按约束砌体的要求进行设置。规范7.1.8-2中规定:底层砌体抗震墙应按约束砌体的专门构造要求设置;同一方向不应同时采用钢筋混凝土抗震墙和约束砌体抗震墙,在8度时应采用钢筋混凝土抗震墙,6、7度时应采用钢筋混凝土抗震墙或配筋小砌体抗震墙。

考虑我国城镇底框临街建筑实际情况,多为商铺开间不大,横墙(包括填充墙)相对较多,背街面的纵墙相对较完整外,临街面的纵墙被门、窗洞口削弱过多而不完整。纵横向刚度差别过大,使结构刚度中心和质量中心相差较大,在地震作用下,产生较大的扭转效应,对结构的抗震很不利。因此,在7度及以上设防地区,作为底部主要抗侧力构件的抗震墙,应采用延性性能较好,抗侧刚度较大的钢筋混凝土抗震墙。在抗震墙布置时,本着“对称,均匀,尽量使纵横向抗震墙相连相交”的原则,且以满足刚度比、承载能力匹配的要求确定抗震墙数量。

2.4 底框柱的抗震设计

2010版抗震规范中,新增了底框柱的抗震设计要求(抗规7.5.6)。表2是以较常见的7度区、抗震等级为三级的普通框架-抗震墙结构中的柱与底框-抗震墙结构柱的相关抗震设计参数的对比。

备注:表中配筋率项的对比数据为钢筋强度标准值小于400 MPa的情况。

由表可知,新规范对底框柱的抗震设计采取了加强措施,基本上相当于按抗震等级为二级的框支柱水平来要求。主要考虑在地震作用下,上部刚度较大的砌体结构的倾覆力矩在底框柱中产生较大的附加应力,尤其是附加的轴力,使其轴压比增大,柱子的延性降低,故轴压比控制及总配筋率较严格,同时考虑扭转对底框结构的不利作用,边柱和角柱的总配筋率都作了相应的提高。此外,在施工过程中,砌体填充墙为满足开设洞口的要求,仅填充到框架局部高度,在一定程度上约束了柱下端的变形,使计算高度减小,刚度增大,导致地震作用下的实际承受的地震剪力增大。计算高度的减小,还有可能使其成为短柱,在地震作用下发生没有延性特征的剪切破坏图如4所示。实际工程中可采用轻质板墙或与柱柔性连接钢筋混凝土墙板,不宜采用砌体类填充墙。当采用刚度较大的砌块填充墙时,在抗震设计时应对其可能出现的“短柱”采取预先的加强措施,一般可将箍筋沿柱高加密。综合考虑底框柱受力特点和施工中形成的不利因素,确保“强剪弱弯”抗震措施的实现,对其柱端剪力要适当提高,并加强构造措施。

2.5 过渡层墙体的加强

作为底部框架和上部砖混结构相连的楼层是刚度变化较大的楼层,即过渡层,此部位作为上下刚度突变的结合部位,在地震作用下较容易产生破坏,要适当加强,目的在于保证刚度较均匀的渐变和非脆性的破坏。本次规范新增7.5.2,加强过渡层的构造要求:通过下部框架柱与上部构造或芯柱相连,在砌体中配置水平钢筋,在墙体窗台标高处设置通长的水平分布钢筋的混凝土带等措施,来有效保证过渡层墙体的安全。

3 结论

1)底框结构抗震设计,要深入理解该结构体系在地震作用下的震害现象、受力特点,汲取震害经验,加强对新颁布抗震规范的学习,谨慎设计,切忌超规,超限。

2)正确计算并严格控制上下刚度比和抗震承载能力的匹配,合理设计底框柱,加强过渡层构造措施。对于7度及以上设防区,应采用延性较好的钢筋混凝土抗震墙,并建议进行大震作用下薄弱层的判断。

3)做好拖墙梁的抗震设计,加强上部砌体结构的构造措施。做到“系统”而“细致”的设计、确保施工质量,防止底框结构在地震作用下倒塌失效,以保证人民生命和财产安全。

参考文献

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[7] 高小旺,王金妹,王菁.典型和重要的多层砌体房屋的震害预测方法[J].建筑结构,1991,21(3) :43-46

框架抗震墙结构 篇7

底部框架一抗震墙砌体房屋是指底部一层或两层为空间较大的框架抗震墙结构、上部为多层砌体结构的房屋。这种房屋底部的大空间可以满足商场、餐厅、会议室、停车库等使用功能的要求, 而其上部可满足住宅、办公等较小开间使用的要求。这种结构形式具有比全框架结构经济 (在相同使用功能条件下可节约造价20%-30%) , 同时又具有框架结构大空间便于灵活布置的使用特点, 且施工简单、工期短。因此这种结构形式使用的较为普遍, 在经济发展较为滞后的地区尤为适用, 正是有这种广泛的需求, 新规范《建筑抗震设计规范》 (GBS0011-2001) 在底部框架抗震墙这一部分较旧《建筑抗震设计规范》 (GBJll-89) 有了一定的发展, 在房屋总层数、总高度方面较旧《抗规》 (GBJll-89) 有了一定的放宽, 同时又提出了底部两层框架抗震墙砌体结构的设计原则和规定。最近几年此类房屋在南方设计项目中占有很大份额, 抗震设计出现的问题较多, 本文结合作者的设计经验对抗震墙设计中的主要问题作了详细的分析, 提出了一些看法, 供广大工程技术人员参考。

2 结构体型的均匀性

在中强地震作用下, 上部砖房对底部产生较大的倾覆力矩, 使设置抗震墙数量少的一侧的框架柱产生较大的附加轴力, 承载和变形能力下降, 导致震害加剧。故底部抗震墙布置应尽可能均匀对称分散分布, 尽量使纵横向抗震墙相连;同时, 纵向抗震墙应在外纵轴线布置开窗洞的抗震墙或短肢剪力墙, 增强横向抗倾覆的能力, 减小倾覆力矩对框架柱产生的附加轴力。另外, 尽可能地减少层数、降低层高以削弱倾覆力矩的影响。抗震设计中, 应尽可能使建筑平面简洁、规则, 结构的刚度中心与质心相一致, 以减小地震作用下结构产生的扭转效应, 对于结构平面布置不规则的房屋应注意偏离结构刚度中心远端的抗震墙或框架柱承载力的验算。

建筑立面应避免头重脚轻, 结构重心尽可能降低。出屋面部分如屋顶的女儿墙、水箱间等, 由于根部与下部结构连接薄弱, 刚度突变, 受鞭梢效应影响严重, 在地震时容易率先破坏倾倒;另外, 其地震作用通过周边的屋面结构传至下部结构, 如屋面结构刚度不足时, 在突出屋面结构的下部一定范围内破坏相对集中。抗震设计要求出屋面建筑部分的高度不应过高, 以减小地震时产生的鞭梢效应。同时, 控制结构竖向强度和刚度的均匀性。在中强地震作用下, 结构进入弹塑性状态, 结构的薄弱楼层将产生变形集中, 其变形值数倍于其它楼层, 薄弱楼层的变形大小决定了结构的破坏状态。在水平地震作用下, 结构楼层的强弱程度可由楼层屈服强度系数的大小来判断。所谓层间屈服强度系数是指楼层实际受剪极限承载力与其弹性反应地震剪力之比, 按下式计算

式中, Vu (i) 为第i层楼受剪极限承载力。Ve (i) 为第i层弹性地震剪力, 分别按下式计算

式中, Vcc (i) 、Vcw (i) 分别为底中第i层框架柱和混凝土抗震墙受剪极限承载力;Vbw (i) 为第i层砖砌体受剪极限承载力;r1、r2分别为考虑砖砌体和混凝土抗震极限承载力的折减系数, r1可取0.7, r2可取0.9β为砖砌体的水平承载力降低系数, 对于过渡层取0.7～0.8, 其余层取1.0;ζN为砖砌体强度的正应力影响系数, fv为非抗震设计的砖砌体抗剪强度设计值, 按《砌体结构设计规范》 (GB50003-2002) 采用;Aj为第i层第j墙段水平截面净面积, 砖砌体中设置构造柱时, 按上面公式计算;Awj为第i层第j墙段扣除洞口及构造柱后的水平截面面积;Acq为1根混凝土构造柱的截面面积;Gc、Gw分别为混凝土和砖砌体的剪切模量;ηq为混凝土构造柱抗剪参与系数, 中柱 (包括边中柱) 取0.4, 边柱取0.3;Fe (k) 为第k层的弹性地震作用标准值;n为结构层数;m为第i层墙段数;γ为构造柱数。

3 底部框架一抗震墙砌体房屋的结构体系

根据底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震性能和这两类房屋的特点, 底部框架一抗震墙砌体房屋结构体系应附和下列要求:

3.1 底部框架-抗震墙砌体房屋的底层或底部两层应设置为框架-抗震墙体系。

底部框架一抗震墙砌体房屋的底层或底部两层受力比较复杂, 而底部的严重破坏将危及整个房屋的安全, 加上地震倾覆力矩对框架柱产生的附加轴力使得框架柱的变形能力有所降低等因素, 对底部的抗震结构体系的要求应更高一些。

(1) 底部框架-抗震墙砌体房屋的底层或底部两层均应设置为纵、横向的双向框架体系, 避免一个方向为框架、一个方向为连续梁的体系。

(2) 底部框架-抗震墙砌体房屋的底层或底部两层应设置为框架-抗震墙体系, 使得在底部形成抗震的两道防线。为了增强钢筋混凝土抗震墙的变形和耗能能力, 应把钢筋混凝土墙设置为带边框的钢筋混凝土墙。

(3) 底层或底部两层的抗震墙宜沿纵、横两个方向对称布置, 尽量使纵、横抗震墙相连;钢筋混凝土墙宜布置为T形、L形或Ⅱ形。对于底部两层的抗震应贯通第一、二层。

(4) 底层框架一抗震墙砌体房屋的底层钢筋混凝土墙宜设置为带边框开竖缝的钢筋混凝土墙。

3.2 过渡楼层的抗震能力应适当加强

底部框架一抗震墙砌体结构房屋的过渡楼层受力较为复杂, 虽然底部抗震墙先开裂, 但是一旦过渡楼层的砖墙开裂后, 其破坏状态要比底部重的多。因此, 应增强过渡楼层的抗剪和抗弯承载能力。新《抗规) (GB50011-2001) 就过渡楼层的楼板、构造柱及砂浆标号提出了最低的要求。

3.3 上部砌体房屋的纵、横墙布置

上部砌体房屋的纵、横向布置宜均匀对称, 沿平面宜对齐, 沿竖向应上下连续;同一轴线上的窗间墙宜均匀。内纵墙宜贯通, 对外墙的开洞率应控制, 6度区和7度区不宜大于55%, 8度区不宜大于50%。

4 底部框架结构设计中的常见问题

4.1

底部抗震墙数量不够造成上、下侧向刚度比超过规定。

4.2 侧向刚度比符合要求, 但上层纵向墙体开间过大, 下部抗震墙几乎没有, 这种上、下纵向刚度都很小, 相对比值却能满足。

对于这类房屋, 首先要求上层砌体应满足砌体结构的局部尺寸限值, 再调整底部抗震墙, 使之满足侧向刚度比。

4.3 单片抗震墙过长, 有的整个山墙12米多全按抗震墙设计, 形成“刚度集中”。

对于高层建筑, 抗震墙不宜超过8米, 而对于高度矮很多底框房屋墙更不应过长。低矮抗震墙破坏特征是“剪切型”, 具破坏起于混凝土剪坏, 属脆性破坏。规范规定底框房屋抗震墙高宽比不宜小于2.0, 较长的抗震墙可设竖缝予以处理。

4.4 托墙梁支承于底部抗震墙上, 这是一种严重的设计错误。

其错在于:由于托墙梁截面一般都很大, 受力很大, 使得抗震墙承受很大的出平面弯曲作用, 也使得抗震墙局部区段轴压比过大;底框房屋抗震墙一般在200-250之间, 托墙梁纵向钢筋的锚固难以达到规范强制性条文7、5、3条的要求;由于墙很薄, 托墙梁线刚度很大, 形成“强梁弱支座”, 节点易于破坏, 托墙梁配置很多负筋不起作用。对这类问题, 应在托墙梁下设框支柱, 或设垂直的抗震墙以平衡厚墙体出平面的弯曲作用。在一些错误的设计中, 托墙梁下抗震墙连暗柱都没有设置, 这应该引起大家的重视。

4.5 当有次梁托墙时, 应注意支承托墙次梁的主框架梁的抗剪、抗扭设计, 此时不能按一般多层框架梁的构造作法, 在支座边1.5倍梁高或1/6跨度范围内加密箍筋。

由于托墙次梁传来很大的集中力和扭矩, 有可能使得跨中剪力与支座剪力相差不很大, 对这类情况要注意跨中抗剪强度的验算。注意一下这个问题, 或许可以避免大错误。

摘要：本文对底部框架抗震墙结构特点作了介绍, 并结合作者的设计经验对抗震墙设计中的主要问题作了详细的分析, 提出了一些看法, 供广大工程技术人员参考。

关键词：底部框架,抗震墙,设计

参考文献

[1]赫健裴武林金挺底部框架抗震墙房屋抗震设计中几个问题的探讨沈阳建筑2003年第1期

框架抗震墙结构 篇8

近年来多层轻钢结构应用越来越广泛,但是往往忽视其中填充墙对钢框架的作用。填充墙体仅被作为维护结构,而不考虑其参与结构的作用。事实证明,若构造措施合理,填充墙能与结构体系共同工作,并提高结构的整体强度和刚度。考虑填充墙体对结构抗侧力的有利作用可以使结构设计更加符合真实的受力状态,而且也能提高经济效益。因此,分析研究墙体参与结构抗侧力的性能具有重要的理论价值和现实意义。

1 有限元分析方法

本文采用结构地震反应的时程分析法,也称为直接动力分析法或动态分析法,是将建筑物作为弹性或弹塑性振动系统,直接输入地面地震加速度数值,对运动方程直接积分,从而获得计算系统各质点的位移、速度、加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线以及各杆件出现塑性铰的顺序。

2 结构模型

本文选取了一个3层3跨的平面钢框架作为研究对象,利用SAP2000有限元分析软件分别计算空框架和带填充墙的钢框架的地震反应,通过对比研究填充墙对钢框架地震反应的影响。

3层3跨的纯框架和填充墙钢框架的几何尺寸及填充墙的布置如图1所示。模型层高3.5 m,柱距5 m,钢框架采用Q235钢,钢柱截面采用H500×300×16×10,钢梁截面采用H400×250×16×10,填充墙采用轻质混凝土砌块,厚120 mm,混凝土强度等级为C20。在SAP2000中框架梁柱构件由杆单元模拟,填充墙由薄壳单元模拟。该结构按8度抗震设防,场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第二组,场地特振周期为0.04s,设计基本地震加速度为0.20 g。地震波输入分别采用1940 El Centro南北方向、Taft波南北向和1976年唐山波南北方向记录。

3 结构动力特性分析

动力特性主要是固有频率和振型,它们是动载荷作用下结构动态响应设计中的重要参数。同时也可以作为其它动力学分析问题的起点。因此,利用SAP2000程序中的模态分析对各种体系整体有限元模型进行动力特性分析,通过模态分析分别得到了纯钢框架模型、带填充墙钢框架模型的前十阶振型及对应的自振频率,如表1所示。

可以看出,带填充墙钢框架结构的自振周期略小,说明填充墙的刚度对钢框架是有贡献的,使得结构的刚度有所增加。

4 结构地震响应分析

结构动力响应分析的最终目的是:确定动力荷载作用下结构的内力、位移和反力等值随时间的变化规律,从而找出最大值,以作为设计、分析和验算的依据。动力响应分析的目的是对各种模型在地震作用下的位移响应进行比较分析,把握模型结构的抗震性能。地震动力响应计算分别采用三种地震波:EL Centro波、Taft波和唐山波。

(1)加速度时程分析。

通过程序计算得出两种结构体系在多种地震波作用下的顶点加速度时程曲线。如图2所示。由计算结果知,EL Centro波作用下带填充墙钢框架结构顶层的最大绝对加速度为1 064.58mm·s2,纯钢框架结构顶层的最大绝对加速度为1 066.21 mm·s2;Taft波作用下带填充墙钢框架结构顶层的最大绝对加速度为713.88 mm·s2,纯钢框架结构顶层的最大绝对加速度为714.91 mm·s2;唐山波作用下带填充墙钢框架结构顶层的最大绝对加速度为130.300 mm·s2,纯钢框架结构顶层的最大绝对加速度为130.62 mm·s2。由此可知,在三种地震波作用下,考虑填充墙钢框架的水平加速度峰值比纯钢框架均有所降低。

(2)位移分析。

表2给出在不同地震波作用下两类结构的地震响应位移最大值;表3给出在不同地震波作用下两类结构的地震响应层间位移最大值。可以看出在不不同地震波作用下,带填充墙钢框架结构的位移与层间位移均小于纯钢框架结构。

(3)基地剪力分析。

表4给出两种结构在不同地震波作用下基地剪力最大值。由表4可知,带填充墙钢框架结构在不同地震波作用下的基地剪力最大值均小于纯钢框架结构,说明其刚度退化速度较慢,对地震的迟滞作用好,应考虑填充墙的作用。

5 结 论

(1)由分析可得,带填充墙钢框架结构较之纯钢框架,其自振周期、顶层最大加速度、位移最大值均小,这说明在小震作用下填充墙由于平面内刚度较大能分担一部分地震作用,这对抗震是有利的。

(2)在小震作用下,若不充分考虑填充墙的刚度则地震作用便计算小了,这对设计来说是不合理的,偏于保守。

(3)在大震作用下填充墙的刚度可以忽略不计,但是填充墙会首先以自身的破坏来消耗地震中产生的能量,这对抗震设计也是有利的。因此在设计中应充分合理的考虑填充墙影响,才能使钢框架的抗震设计更加合理。

摘要：运用SAP2000有限元分析软件对带填充墙钢框架结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析。填充墙能与钢框架结构共同工作,并提高结构的整体强度和刚度。考虑填充墙体对结构抗侧力的有利作用,可以使结构设计更加符合真实的受力状态。在设计中应充分合理的考虑填充墙影响,才能使钢框架的抗震设计更加合理。

关键词：填充墙,钢框架,抗震性能,弹塑性时程分析

参考文献

[1]赵欣,李国强,轻质砌块填充墙对钢框架地震反应影响分析[J].地震工程与工程振动,2006,26(3):159-161.

[2]李国强,方明霁.钢结构建筑轻质砂加气混凝土墙体的抗震性能试验研究[J].地震工程与工程振动,2005,25(2):82-87.

[3]赵欣.考虑混凝土楼板和砌体填充墙作用的钢框架弹塑性地震反应分析[D].上海:同济大学,2005.

[4]李国强,沈祖炎.钢结构框架体系弹性及弹塑性分析与计算理论[M].上海:上海科学技术出版社,1998.

[5]张溶.空腔砌块复合墙体钢框架抗震性能试验研究[D].武汉:武汉理工大学,2003.

混凝土框架结构抗震设计研究 篇9

关键词：钢筋混凝土框架；型钢混凝土框架；抗震设计

近些年来，面对频频出现的震害现象，建筑对支撑设备的框架提出了越来越更高的要求。混凝土框架的各阶段的使用性能都必须得到保证。在我国，建筑物抗震规范上给出了建筑物抗震标准，及“小震不坏、中震可修、大震不倒”，因此，地震作用下科学的抗震模式的建立是非常必要的。

（一）混凝土框架结构特性

混凝土是建筑结构中比较主要的类型之一，其所具备的高强度、刚度大的特性能够承受动力负荷。所以，现在的建筑材料使用中，混凝土框架得到了广泛的应用。混凝土框架还有一个优势，就是在具备较大承重力的同时，还具有良好的韧性。这一特点是其他的建筑材质所存在的缺憾。混凝土良好的塑性，可以让其承受重力的荷载加大，在跨度大、超高度的建筑结构中得以应用。即便是建筑物属于是超重型的，因为混凝土框架的结构轻，材料的各向同性和匀质性好，因此属于是比较理想的材质。

钢筋混凝土框架的特性主要表现在混凝土在收缩和蠕变的过程中。在混凝土硬化进行自动的收缩过程中会受到内部钢筋的影响，这样就会在混凝土中产生拉应力，内部的钢筋产生压应力，这是在钢筋混凝土的设计比例是所必须要考虑的问题。同时由于混凝土的抗拉能力很低，即使在内部配备钢筋之后，还是改变不了这一情况，所以需要对混凝土预先施加压力。混凝土的的物理力学属性在零下四十度到零上六十度之间不会出现较大改变，不影响正常使用，但是如果建筑地区气温高于或是低于合适温度时，就需要对混凝土进行必要的处理

钢筋混凝土的主要构件是钢筋被配置在混凝土当中，目的是增强结构的各种性能。这种用钢筋和混凝土所制成的结构，显然结合了两种配料的优点。混凝土的抗压性比较好，而钢筋具有耐拉力，两者相结合，使得这种建筑结构更为牢固，而且具有良好的防火、防腐性能。

混凝土框架结构的另外一种形式是型钢混凝土框架。因为纯混凝土的抗压程度和抗拉程度完全不成正比，所以素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板，这就要求对混凝土进行一定的改造，以便增强混凝土承受拉力的水平。型钢筋混凝土的结构应运而生，型钢混凝土框架是由型钢混凝土框架柱和框架梁组成，框架梁可以采用钢筋混凝土梁、型钢混凝土梁或钢梁。在型钢周围配置钢筋并在外部浇筑混凝土，同时配有适量钢筋和箍筋。在承受拉力之后，混凝土开裂，拉力就自然由混凝土内部的型钢所承受，这样既能够发挥混凝土的抗压性能又能发挥型钢的抗拉性能。将混凝土和型钢有机结合，更好的提高抵抗外力的能力，从而使型钢混凝土结构能够在建筑当中承担更大的作用。型钢混凝土具有截面小、承载能力高、延性好、防火能力强等特点，现已得到广泛的应用和关注。

与钢框架结构相比较，混凝土框架也存在着优势。虽然混凝土框架结构已经被广泛地在建筑也中所采用，但是，其所存在的缺陷恰恰就是混凝土结构所具备的优势。混凝土结构具有坚固、耐久的特点，而钢框架所不具备的耐火性特点成为了混凝土结构的优势。同时，将混凝土框架结构与钢框架结构相比较，混凝土结构的成本会更低一些。

（二）钢筋混凝土框架结构抗震方法和措施

1、合理布置外力传递途径

对于混凝土框架抗震性设计来说，最重要的目的就在于把混凝土框架在地震中所受到的外力传递到结构之外，避免或者减轻外力对混凝土框架所造成的损害，因此，提高混凝土框架抗震性能的重要方式之一就是要合理的布置混凝土框架外力传递途径，要尽量确保支柱、梁的轴线和墙处于同一个平面之上，进而形成一种完整的双向抗侧力系统。这样设计就能够使得混凝土框架在遭受地震作用时出现的是弯剪破坏，墙的底部成为塑性屈服位置。同时，还要遵循强墙弱梁的原则加强建筑墙体的承载力，避免墙体出现剪切破坏，从而提高整个混凝土框架的抗震能力。

2、确保结构的承载力

混凝土框架的承载力是抗震能力的重要部分，该部分内容主要是指在进行混凝土框架抗震设计时，要按照抗震等级对梁、柱、以及墙的节点采取相应的抗震构造措施确保混凝土框架在地震作用下达到三个水准的设防标准。因此，为了保证建筑整体结构在强地震作用下具有足够的承载力，要根据抗震设计的相关原则进行柱截面的选择，轴压比的控制，配筋率的控制等，合理的配筋和构造使钢筋混凝土结构成为延性结构，对抗震设计来说是至关重要的，使结构能通过延性变形来吸收地震作用传来的能量。所遵循的原则主要有强柱弱梁原则、强剪弱弯原则、强节点弱构件原则等。

3、规则布置建筑平面

建筑平、立面布置应符合抗震概念设计原则，宜采用规则的建筑设计方案，不应采用严重不规则的设计方案。因此，在进行钢筋混凝土框架抗震性设计过程中，就应该尽量规则布置建筑平面。通常我们都比较重视钢筋混凝土框架的对称性和规则性，结构的对称性主要是指抗侧力主体结构之间的对称，而规则性主要体现在以下几个方面，第一，抗侧力结构主轴方向刚度和变形特性相近；第二，在抗侧力结构竖向断面均匀、构成的变化均匀；第三，平面布置的统一，轴向上的抗侧力结构具有的刚度要均匀；第四，平面的中心和周边结构要相互协调，确保主体结构有较好的抗扭刚度，从而提高钢筋混凝土框架抗变形的能力。

4、多防线抗震

多防线抗震主要是指在钢筋混凝土框架中要从多个方面进行抗震设计，也就是说，在一个完整的抗震体系中，首先要有一个具有强延展性的构件来承担地震作用给钢筋混凝土框架带来的破坏，而在其达到屈服状态之后，其他还要有其他构件来承担起抗震的作用，以此类推，多个放线下来之后，钢筋混凝土框架就完美的实现了抗震的作用，避免了地震给建筑建筑物带来的损害。

总结：

由于建筑结构设计师对于国家关键建筑方面的政策、法规的理解方式不同和个人之间的经验差别导致了在面对相同问题时，不同的设计师所采取的设计方案也不尽相同。虽然在建筑设计的过程当中所采取的方式和方法千差万别，但是无论是哪一个设计时提出的方案都必须要满足混凝土结构设计的稳定性原则。要实现地震作用下混凝土框架抗震的目的，主要是在总体设计出发，采用概念设计的理念，避免采用不规则形状，采用良好的构造措施，保证结构具有足够的延性，当地震所带来的能量得以分散之后，就减少了其对建筑物所带来的破坏。另外，建筑物所使用的材料显然也是非常重要的。对于不同地区、不同工程条件的混凝土框架结构，在抗震方面要区分对待，选择更为合适的抗震设防方法。

参考文献：

[1]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[2]蒋金梁.6度区多层框架结构抗震设计[J]，浙江建筑.2004（05）.

框架抗震墙结构 篇10

关键词：底部框架,抗震墙,设计

1 前言

底部框架抗震墙的结构形式具有比全框架结构经济 (在相同使用功能条件下可节约造价20%-30%) ，同时又具有框架结构大空间便于灵活布置的使用特点，且施工简单、工期短。因此这种结构形式使用的较为普遍，在经济发展较为滞后的地区尤为适用，正是有这种广泛的需求，新规范《建筑抗震设计规范》 (GBS0011-2001) 在底部框架抗震墙这一部分较旧《建筑抗震设计规范》 (GBJll-89) 有了一定的发展，在房屋总层数、总高度方面较旧《抗规》 (GBJll-89) 有了一定的放宽，同时又提出了底部两层框架抗震墙砌体结构的设计原则和规定。最近几年此类房屋在吉安地区设计项目中占有很大份额，抗震设计出现的问题较多，本文结合作者的设计经验对抗震墙设计中的主要问题作了详细的分析，提出了一些看法。

2 结构体型的均匀性

在中强地震作用下，上部砖房对底部产生较大的倾覆力矩，使设置抗震墙数量少的一侧的框架柱产生较大的附加轴力，承载和变形能力下降，导致震害加剧。故底部抗震墙布置应尽可能均匀对称分散分布，尽量使纵横向抗震墙相连；同时，纵向抗震墙应在外纵轴线布置开窗洞的抗震墙或短肢剪力墙，增强横向抗倾覆的能力，减小倾覆力矩对框架柱产生的附加轴力。另外，尽可能地减少层数、降低层高以削弱倾覆力矩的影响。抗震设计中，应尽可能使建筑平面简洁、规则，结构的刚度中心与质心相一致，以减小地震作用下结构产生的扭转效应，对于结构平面布置不规则的房屋应注意偏离结构刚度中心远端的抗震墙或框架柱承载力的验算。

建筑立面应避免头重脚轻，结构重心尽可能降低。出屋面部分如屋顶的女儿墙、水箱间等，由于根部与下部结构连接薄弱，刚度突变，受鞭梢效应影响严重，在地震时容易率先破坏倾倒；另外，其地震作用通过周边的屋面结构传至下部结构，如屋面结构刚度不足时，在突出屋面结构的下部一定范围内破坏相对集中。抗震设计要求出屋面建筑部分的高度不应过高，以减小地震时产生的鞭梢效应。同时，控制结构竖向强度和刚度的均匀性。在中强地震作用下，结构进入弹塑性状态，结构的薄弱楼层将产生变形集中，其变形值数倍于其它楼层，薄弱楼层的变形大小决定了结构的破坏状态。在水平地震作用下，结构楼层的强弱程度可由楼层屈服强度系数的大小来判断。所谓层间屈服强度系数是指楼层实际受剪极限承载力与其弹性反应地震剪力之比，按下式计算

式中，Vu (i) 为第i层楼受剪极限承载力。Ve (i) 为第i层弹性地震剪力，分别按下式计算

式中，Vcc (i) 、Vcw (i) 分别为底中第i层框架柱和混凝土抗震墙受剪极限承载力；Vbw (i) 为第i层砖砌体受剪极限承载力；γ1、γ2分别为考虑砖砌体和混凝土抗震极限承载力的折减系数，γ1可取0.7，γ2可取0.9β为砖砌体的水平承载力降低系数，对于过渡层取0.7～0.8，其余层取1.0；ζN为砖砌体强度的正应力影响系数，fv为非抗震设计的砖砌体抗剪强度设计值，按《砌体结构设计规范》 (GB50003-2002) 采用;Aj为第i层第j墙段水平截面净面积，砖砌体中设置构造柱时，按上面公式计算；Awj为第i层第j墙段扣除洞口及构造柱后的水平截面面积;Acq为1根混凝土构造柱的截面面积；Gc、Gw分别为混凝土和砖砌体的剪切模量；ηq为混凝土构造柱抗剪参与系数，中柱 (包括边中柱) 取0.4，边柱取0.3;Fe (k) 为第k层的弹性地震作用标准值；n为结构层数;m为第i层墙段数；γ为构造柱数。

3 底部框架一抗震墙砌体房屋的结构体系

根据底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震性能和这两类房屋的特点，底部框架一抗震墙砌体房屋结构体系应附和下列要求：

底部框架-抗震墙砌体房屋的底层或底部两层应设置为框架-抗震墙体系。底部框架一抗震墙砌体房屋的底层或底部两层受力比较复杂，而底部的严重破坏将危及整个房屋的安全，加上地震倾覆力矩对框架柱产生的附加轴力使得框架柱的变形能力有所降低等因素，对底部的抗震结构体系的要求应更高一些。

(1) 底部框架-抗震墙砌体房屋的底层或底部两层均应设置为纵、横向的双向框架体系，避免一个方向为框架、一个方向为连续梁的体系。 (2) 底部框架-抗震墙砌体房屋的底层或底部两层应设置为框架-抗震墙体系，使得在底部形成抗震的两道防线。为了增强钢筋混凝土抗震墙的变形和耗能能力，应把钢筋混凝土墙设置为带边框的钢筋混凝土墙。 (3) 底层或底部两层的抗震墙宜沿纵、横两个方向对称布置，尽量使纵、横抗震墙相连；钢筋混凝土墙宜布置为T形、L形或Ⅱ形。对于底部两层的抗震应贯通第一、二层。 (4) 底层框架一抗震墙砌体房屋的底层钢筋混凝土墙宜设置为带边框开竖缝的钢筋混凝土墙。

过渡楼层的抗震能力应适当加强。底部框架一抗震墙砌体结构房屋的过渡楼层受力较为复杂，虽然底部抗震墙先开裂，但是一旦过渡楼层的砖墙开裂后，其破坏状态要比底部重的多。因此，应增强过渡楼层的抗剪和抗弯承载能力。新《抗规) (GB50011-2001) 就过渡楼层的楼板、构造柱及砂浆标号提出了最低的要求。

上部砌体房屋的纵、横墙布置。上部砌体房屋的纵、横向布置宜均匀对称，沿平面宜对齐，沿竖向应上下连续；同一轴线上的窗间墙宜均匀。内纵墙宜贯通，对外墙的开洞率应控制，6度区和7度区不宜大于55%，8度区不宜大于50%。

4 底部框架结构设计中的常见问题

4.1 底部抗震墙数量不够造成上、下侧向刚度比超过规定。

4.2 侧向刚度比符合要求，但上层纵向墙体开间过大，下部抗震墙几乎没有，这种上、下纵向刚度都很小，相对比值却能满足。对于这类房屋，首先要求上层砌体应满足砌体结构的局部尺寸限值，再调整底部抗震墙，使之满足侧向刚度比。

4.3 单片抗震墙过长，有的整个山墙12米多全按抗震墙设计，形成"刚度集中"。对于高层建筑，抗震墙不宜超过8米，而对于高度矮很多底框房屋墙更不应过长。低矮抗震墙破坏特征是"剪切型"，具破坏起于混凝土剪坏，属脆性破坏。规范规定底框房屋抗震墙高宽比不宜小于2.0，较长的抗震墙可设竖缝予以处理。

4.4 托墙梁支承于底部抗震墙上，这是一种严重的设计错误。其错在于： (1) 由于托墙梁截面一般都很大，受力很大，使得抗震墙承受很大的出平面弯曲作用，也使得抗震墙局部区段轴压比过大。 (2) 底框房屋抗震墙一般在200-250之间，托墙梁纵向钢筋的锚固难以达到规范强制性条文7、5、3条的要求。 (3) 由于墙很薄，托墙梁线刚度很大，形成"强梁弱支座"，节点易于破坏，托墙梁配置很多负筋不起作用。对这类问题，应在托墙梁下设框支柱，或设垂直的抗震墙以平衡厚墙体出平面的弯曲作用。在一些错误的设计中，托墙梁下抗震墙连暗柱都没有设置，这应该引起大家的重视。

4.5 当有次梁托墙时，应注意支承托墙次梁的主框架梁的抗剪、抗扭设计，此时不能按一般多层框架梁的构造作法，在支座边1.5倍梁高或1/6跨度范围内加密箍筋。由于托墙次梁传来很大的集中力和扭矩，有可能使得跨中剪力与支座剪力相差不很大，对这类情况要注意跨中抗剪强度的验算。注意一下这个问题，或许可以避免大错误。

参考文献

[1]赫健裴武林金挺底部框架抗震墙房屋抗震设计中几个问题的探讨沈阳建筑2003年第1期