底部框架-抗震墙砌体房屋的震害及设计对策

2015-04-16陈桂萍

建材与装饰 2015年18期

关键词：楼梯间砌体侧向

陈桂萍

（贵州省建材科研设计院有限责任公司贵州贵阳 550000）

底部框架-抗震墙砌体房屋的震害及设计对策

陈桂萍

（贵州省建材科研设计院有限责任公司贵州贵阳 550000）

本文主要介绍底部框架-抗震墙砌体房屋在地震作用下的震害及设计对策。

底部框架-抗震墙砌体房屋；震害分析；设计对策

1　底部框架-抗震墙砌体房屋的特点

底部框架-抗震墙砌体房屋是多层砌体房屋的一种特殊形式，由框架-抗震墙结构和上部砌体结构组成。这种结构形式较多地出现在我国的城市建设中，由于使用功能的需要，临街的建筑在底部设置商铺、餐厅、车库等，而上部为住宅、办公室等。此类结构形式能较好地满足使用功能的要求，是城市旧城改造和避免商业过分集中的较好形式，且具有比多层钢筋混凝土房屋造价低和施工速度快的优势，因此在中小型城镇的临街建筑中被广泛采用。

底部框架-抗震墙砌体房屋从材料上来看，结构下部为混凝土框架-抗震墙结构，上部为砖砌体结构，属上下两种不同材料不同性质的混合式结构。从质量分布上来看属上重下轻的结构，从刚度来看，属上刚下柔结构。

2　底部框架-抗震墙砌体房屋的震害

底部框架-抗震墙砌体房屋下部由于开间尺寸不大，横墙相对较多，普遍存在横墙抗侧刚度大，纵墙抗侧刚度相对较小的现象，同时由于内纵墙比较少，这就造成纵向刚度中心与质量中心的较大偏移，结构扭转效应增大。上部砖墙抗侧刚度较大，但其抗剪能力过低，延性差，为脆性破坏。上部作为两种材料和两种结构体系的过渡层，受力复杂，为相对薄弱层。由于该类房屋上、下采用了不同材料和结构形式组成的复合结构，因此抗震性能较差。在历次的地震震害中，震害都较为严重的。底部框架-抗震墙砌体房屋震害主要表现在以下几个方面：

（1）结构薄弱部位可能出现在底部，也可能出现在过渡层。当薄弱部位在底部时，虽然抗震墙和框架梁柱节点、填充墙破坏严重，但不至于出现底部整体倒塌情况；当薄弱部位在过渡层时，该层破坏集中现象较为明显，而底部破坏较轻。当过渡层破坏严重时，该层出现整体垮塌现象，过渡层及以上该层砌体部分全部倒塌，仅剩底部。

（2）当房屋底部框架-抗震墙部分和上部墙体部分抗震性能设置合理时，结构上、下部分较为均匀，无论结构薄弱部位在底部或过渡层，房屋震损部位都较为分散均匀。

3　在5.12汶川大地震震害调查中，底部框架-抗震墙砌体房屋遭到较大的破坏

房屋各部分的震害特点如下：

3.1底部框架-抗震墙部分

3.1.1底部抗震墙

在地震作用下，由于其他侧向刚度较大，故抗震墙将放大底部大部分地震作用，在地震中受损现象明显。一般钢筋混凝土抗震墙受损情况相对较低，而砖砌抗震墙，由于一延性比钢筋混凝土差，受损情况相对较重。部分房屋由于底层空间需要，在临街一侧未设置抗震墙，导致房屋底部背街一侧破坏严重。

3.1.2底部框架

底部框架的震害主要集中在梁柱节点处，其中柱的震害大于梁，柱顶震害大于柱底，角柱震害大于内柱和中柱。

3.1.3底部框架填充墙

底部框架中填充墙的破坏应引起重视。当底部框架在地震力作用下具有较大变形时，首先造成的破坏时填充墙。填充墙在其平面内的破坏表现为斜裂缝或交叉裂缝；当填充墙与框架拉结措施不足或在烈度较高地区，还会出现平面外的破坏，表现为局部或整体倾倒。

3.2砌体部分

上部砌体房屋具有较大的抗侧力刚度和一定的承载能力，但耗能和变形能力相对较差。越靠近底部的砌体墙体所需承受的地震剪力越大，故底部框架层上方的过渡楼层墙体比较容易在地震中发生剪切破坏。若底部框架-抗震墙部分刚度过大，而上部砌体部分由于纵横墙数量偏少或贯通性差、材料强度低以及施工质量差等原因，导致过渡层刚度不足、抗震能力与底部不匹配，同时过渡层的加强措施不足，地震时将导致房屋在过渡层出现集中破坏，严重时会造成上部墙体结构整体倒塌。

3.3楼梯间

底部框架-抗震墙部分的楼梯间破坏主要表现为楼梯梯段板中部垂直于梯板方向开裂或中部断裂，破坏严重的梯板钢筋屈曲或断裂；平台梁中部及其与框架梁交接点破坏严重，混凝土酥碎，钢筋变形；楼梯间四角的框架柱顶节点破坏；框架填充墙破坏严重。上部砌体部分楼梯间楼梯梯段板、平台梁中部的破坏状态与底部楼梯间相同，同时楼梯间砌体抗震墙的破坏也相对严重。

3.4突出屋面附属结构

对于底部框架-抗震墙砌体房屋，因其顶部的抗侧刚度相对于多层砌体房屋要小，房屋底部层间位移相对增大，因此房屋突出屋面部分的附属结构的受损程度比多层砌体房屋更加严重。

4　底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计基本对策

底部框架-抗震墙砌体房屋属于上刚下柔竖向不规则的结构。其抗震不利因素是十分明显的。为了使此类房屋的抗震设计满足“小震”不坏、“中震”可修和“大震”不倒的抗震设防目标，应采取下列基本对策：

（1）底部框架-抗震墙砌体房屋的建筑结构布置，应尽可能减少不规则性。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。当建筑平面布置复杂、存在严重的凹凸不规则时，可设缝将结构分为相对规则的几个结构单元，缝宽可按防震缝考虑。房屋的层数、总高度、层高、高宽比及抗震墙间距均应符合《抗规》要求。

（2）底部应设置为纵、横向的双向框架体系，避免一个方向为框架、另一个方向为连续梁的体系，也不应设置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体系。

（3）底部应沿纵、横两个方向设置抗震墙。抗震墙宜沿纵、横两个方向对称或基本对称布置，尽量使纵、横向抗震墙相连，当底部为两层时，抗震墙应贯通底部两层；抗震墙应设置条形基础、筏形基础等整体性好的基础。

（4）底层框架-抗震墙砌体房屋的纵横两个方向，第二层计入构造柱影响的侧向刚度与底层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.5，8度时不应大于2.0，且均不应小于1.0。

（5）底部两层框架，抗震墙砌体房屋纵横两个方向，底层与底部第二层侧向刚度应接近，第三层计入构造柱影响的侧向刚度与底部第二层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不应小于1.0。

（6）对于与底部框架相连的过渡层，应考虑上下层柱与构造柱的连接，加强楼板层的水平刚度，适当配置水平钢筋等措施，以利于竖向刚度的渐变。同时应严格按《抗规》要求加强其抗震构造措施。

（7）对于底部框架-抗震墙砌体房屋的楼梯间，当楼梯间框架柱形成短柱时，其钢筋配置和其他抗震构造措施应符合短柱严格规定；楼梯间的框架填充墙，应设置间距不大于层高的钢筋混凝土构造柱，并采用钢丝网砂浆面层加强。上部砌体部分的楼梯间及突出屋顶的楼梯间，抗震构造措施与多层砌体房屋抗震构造措施相同。