关于框架建筑结构设计探讨

李章晖

摘要：在进行底部框架结构房屋的结构设时，除了要严格遵照抗震设计规范以及其他相关的国家技术规定、规程外，还要经过严格运算，以确保其结构安全。本文主要阐述了笔者对框架建筑结构设计的一些个人的看法和心得，与同行探讨。

关键词：建筑结构；抗震；结构安全

1.概述

随着社会经济的不断进步，生活水平的不断提高，建筑的结构形式也在不断的完善。通过这几年从事建筑结构的设计工作，我对多层住宅建筑结构(底部框架建筑结构)的结构设计有了些认识。在此与大家探讨。

砖混结构取材便利、价格便，具有良好的保温、防火、耐久以及适应性。但对于住宅和商业混合用房来说，砖混结构却因其开间小，以至于面积受到限制。从而不适用于商业用房，所以也就越来越不适应现代商品房的要求。从我们结构设计的角度出发。纯框架结构于建筑物抗震、房屋的建筑布局是最适合的选择，也是我们最为提倡的结构形式，但对于整个建筑市场，相对于砖混结构来说，纯框架结构建筑造价昂贵而不为房产开发公司欢迎。这样，取其二者的优点，现在对于商品住宅的结构设计我们做的比较多的就是底部框架结构房屋的结构设计，也是当前为房产开发公司需求最多的结构形式。

2. 底层框架抗震墙砖房的震害特点

未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房，其底层的纵横墙数量较少且平面布置不对称，而上部砖房则纵横墙的间距较密，上部砖房的侧移刚度较底层大得多，在强烈地震作用下，由于底层的抗侧力刚度和极限承载能力相对于第二层薄弱，结构将在底层率先屈服、进入弹塑性状态，并将产生变形集中的现象。底层的率先破坏将危及整个房屋的安全。通过学习我国所发生的地震震害，未经抗震设防的这类房屋的震害特点是：

(1)震害多数发生住底层，表现为“上轻下重”。

(2)底层的震害规律是：底层的墙体比框架柱重，框架柱又比梁重。

(3)房屋上部几层的破坏状况与多层砖房相类似，但破坏的程度比房屋的底层轻得多。

3. 底层框架抗震墙砖房抗震设计的基本要求

底层框架抗震墙砖房的底层框架抗震墙和上部砖房部分均具有一定的抗震能力，但这两部分不同承重和抗侧力体系之问的抗震性能是有差异的，而且其过渡楼层的受力也比较复杂。为了使这类房屋的抗震设计满足“小震”不坏，设防烈度可修和“大震”不倒的抗震设防目标，应符合下列基本要求。

3．1房屋的平、立面布置应规则、对称

如果体型复杂或结构构件(墙体、柱网等)布置不合理，将加重房屋的震害．对于底层框架抗震墙砖房，其抗震性能相对于纯框架结构房屋要差。因此，这类房屋平、立面布置的规则要求应更严格一些，即房屋体型宜简单、对称，结构抗侧力构件的布置也应尽量对称，这样可以减少水平地震作用下的扭转，从而达到减少震害的目的。

3．2房屋的高度要限制、高宽比要适当

基于总结震害经验、做相应的震害模拟，《建筑抗震设计规范》对这类房屋的总层数给予了较严格的限制，即Ⅵ、Ⅶ度区不超过六层，Ⅷ度区不超过五层，而且应通过改善底层低矮钢筋混凝土墙抗震性能，增强过渡楼层和房屋整体抗震能力的抗震设计方法和构造措施来提高房屋的整体抗震性能。底层框架抗震墙砖房总高度与总宽度的最大比值，应符合抗震结构规范的中对砌体结构的相应要求。

3．3第二层与底层的侧移刚度比要控制

在地震作用下底层框架抗震墙砖房的弹性层间位移反应均匀和减少在强烈地震作用下的弹塑性变形集中，能够提高房屋的整体抗震能力。根据不同设防烈度的地震作用强弱和既安全又经济的抗震设防原则，底层框架抗震墙砖房第二层与底层的侧移刚度比值在Ⅵ度时不应大于3．0，在Ⅶ度时不应大2．5，在Ⅷ度时不应大于2．0，在Ⅷ度时不应大于1．5，且均不应小于1．0。

3．4 抗震墙的最大间距限值

底层框架抗震墙砖房的抗震墙间距分为底层和上部砖房两部分，上部砖房各层的横墙间距要求应和多层砖房的要求一样；底层框架抗震墙部分，由于上面几层的地震作用要通过底层的

楼盖传至底层抗震墙，楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传递地震作用的楼盖水平变形要大。因此，在相同变形限制条件下，底层框架抗震墙砖房底层抗震墙的间距要比框架---抗震墙的间距要小一些。底层框架抗震墙砖房的底层框架抗震墙具有一定的承载能力和较好的变形、耗能能力，而上部砖房部分的，变形和耗能能力相对较差。为了避免底层过多强于上部砖房的抗震能力，除了计算底层框架抗震墙砖房的层间极限剪力系数、判断薄弱层外，还在一般规定上强调两点：①第二层与底层的侧移刚度比不应小于等于1．0；②控制底层抗震横墙大问距，具体要求详见抗震设计规范。

3．5 底层钢筋混凝土抗震墙

对于在此种结构中的主要构件钢筋混凝土抗震墙的设计，在规范中也有明确要求。

3．6底层框架抗震墙砖房的结构体系

根据(建筑抗震设计规范)对抗震结构体系的要求，结合底层框架抗震墙砖房的特点，提出以下要求。

3．6．1底层框架抗震墙砖房的底层应设置为框架一抗震墙体系

底层框架抗震墙砖房的底层受力比较复杂，而底层的严重破坏将危及帮个房屋的安全，加上地震倾覆矩对框架柱产生的附加轴力使得框架的变形能力有所降低等因素，对底层的抗震结构体系的要求应更高一些。

(1)底层框架抗震墙砖房的底层应设置为纵、横向的双框架体系，避免一个方向为框架、另一个方向为连续梁的体系。这主要是由于地震作用在水平上是两个方向的。一个方向为连续梁体系则不能发挥框架体系的作用，则该方向的抗震能力要降低比较多。同时，也不应设置成为半框架体系或山墙和楼梯间轴线为构造柱圈梁约束砖抗震墙的状况。这是由于底层的地震剪力按各抗侧力构件的刚度分配，半框架体系或山墙为构造柱、圈梁约束的砖抗震墙体系中，砖墙较框架的抗侧力刚度大得多，在地震作用下，砖墙先开裂和破坏，加上砖墙的变形能力较框架要差得多，会形成砖墙构件先退出工作，导致加重半框架或部分框架的破坏。

(2)底层框架抗震墙砖房的底层应设置为框架抗震墙体系。

在Ⅵ 、Ⅶ区底层为小型商店时，其抗震墙可为框架填充墙；当底层的砖填充墙较少时应设置一定数量的钢筋混凝土抗震墙，在Ⅷ、Ⅸ度时，均应设置一定数量的钢筋混凝土抗震墙，使底层形成具有二道防线的框架抗震墙体系，有利于提高底层的抗震能

3．6．2 过渡楼层的抗震能力应适当加强

底层框架抗震墙砖房的过渡楼层受力比较复杂，虽然底层的抗震墙先开裂，但是一旦第二层砖墙开裂后、其破坏状态要比底层要重得多。因此，应增强过渡楼层的抗剪和抗弯能力。在设计时可以考虑加强底层框架与上部砖砌体结构接合处楼板的整体刚度，可将此处楼板做成同厚度的一块大现浇板，板钢筋通长布置；还应考虑底框竖向结构与上部砖混竖向结构，在接合处竖向钢筋尽可能上通下行，在构造上加强过渡楼层的抗剪、抗弯能力。

3．7 底层框架抗震墙砖房的底层与上部砖房部分的抗震能力宜相匹配

结构抗震能力沿竖向分布的均匀性，有助于提高房屋的整体抗震能力。底层框架抗震墙砖房是由两种承载能力和抗侧体系构成的，底层具有一定的承载能力和较好的变形能力，上部砖房部分具有一定的抗震能力，但变形和耗能能力相对比较差。

4. 结束语

总之，在进行底部框架结构房屋的结构设时，除了要严格遵照抗震设计规范以及其他相关的国家技术规定、规程外，还要经过严格运算，以确保其结构安全。