底層框架抗震墻磚房抗震設計的基本要求

底層框架抗震墻磚房的震害特點
　　未經(jīng)抗震設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稱，而上部磚房則縱橫墻的間距較密，上部磚房的側移剛度較底層大得多，在強烈地震作用下，由于底層的抗側力剛度和極限承載能力相對于第二層薄弱，結構將在底層率先屈服、進入彈塑 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房屋的安全。 　　
　　我國近十幾年來的強烈地震震害表明，這類房屋的地震震害較為普遍，未經(jīng)抗震設防的 這類房屋的震害特點是：
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。 
底層框架抗震墻磚房抗震設計的基本要求 　　
　　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雜。 為了使這類房屋的抗震設計滿足“小震”不壞，設防烈度可修和“大震”不倒的抗震設防目標，應符合下列基本要求。 　　
一、房屋的平、立面布置應規(guī)則、對稱 　　
　　歷次震害調查說明，體型復雜或結構構件（墻體、柱網(wǎng)等）布置不合理，將加重房屋的震害．對于底層框架抗震墻磚房，其抗震性能相對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)則要求應更嚴格一些，即房屋體型宜簡單、對稱，結構抗側力構件的 布置也應盡量對稱，這樣可以減少水平地震作用下的扭轉。 　　
二、房屋的高度要限制、高寬比要適當 　　
　　在唐山大地震中，未經(jīng)抗震設防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴重。其主要原因是 底層沒有設置為框架抗震體系。在震害較為嚴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框架梁柱等。 　　
　　基于總結震害經(jīng)驗等，《建筑抗震設計規(guī)范》GBJ11一89對這類房屋的總層數(shù)給予了較嚴格的限制，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，通過對底層框架抗震墻磚房的模型試驗和一系列分析研究，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，增強過渡樓層和房屋整體抗震能 力的抗震設計方法和構造措施。對房屋較為規(guī)則且沿豎向較為均勻和滿足增強過渡摟層及房 屋整體抗震能力要求的；其房屋總層數(shù)和總高度可適當放寬，但不應超過表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大于該層總面積的1／4時為橫墻 較少，對于上部磚房部分橫墻較少者房屋總高度應降低3． 0m，總層數(shù)應減少一層。 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均勻和減少在強烈地震作用下的 彈塑性變形集中，能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。文獻1對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)進行了分析，在分析研究的基礎上提出了底層框架抗震磚房第二層與底層側移剛度比的合理取值范圍為1．2～1．8。根據(jù)不同設防烈度的地震作用強弱和既安全又經(jīng)濟的抗震設防原則，底層框架抗震墻磚房第二層與底層的側移剛度比值在6度時不應大于3．0，在7度時不應大于2．5，在8度時不應大于2.0，在9度時不應大于1.5；且均不應小于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兩部分，上部磚房備層的橫墻間距要求應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比較差。為了避免底層過多強于上部磚房的抗震能力，除了計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)定上強調兩點，一是第二層與底層的側移剛度比不應小于等于1.0 二是底層抗震橫墻的最大間距較《建筑抗震設計規(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?！　?nbsp;
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，文獻2進行了帶邊框開豎縫鋼筋砼低矮墻的試驗和分折研究，試驗結果表明：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，達到了改善低矮墻抗震性能的目的。 　　
根據(jù)試驗和分析研究，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小于1.5 ，但也不宜大子2.5。 　　
六、底層框架抗震墻磚房的結構體系 　　
　　根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GBJ11一89對抗震結構體系的要求，結合底層框架抗震墻磚房的特點，提出以下要求?！　?
(一)底層框架抗震墻磚房的底層應設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雜，而底層的嚴重破壞將危及整個房屋的安全，加上地震傾覆力矩對框架柱產(chǎn)生的附加軸力使得框架柱的變形能力有所降低等因素，對底層的抗震結構體系的要求應更高一些。 　　
1.底層框架抗震墻磚房的底層應設置為縱、橫向的雙框架體系，避免一個方向為框架、 另一個方向為連續(xù)梁的體系。這主要是由于地震作用在水平上是兩個方向的。一個方向為連 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，也不應設 置為半框架體系或山墻和樓梯間軸線為構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力構件的剛度分配，半框架體系或山墻為構造柱、圈梁約束的磚抗震墻體系中，磚墻較框架的抗側力剛度大得多，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，會形成磚墻構件先退出工作，導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設置為框架抗震墻體系。在6、7區(qū)底層為小型商店時， 其抗震墻可為框架填充墻；當?shù)讓拥拇u填充墻較少時應設置一定數(shù)量的鋼筋砼抗震墻，在8、 9度時，均應設置一定數(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．底層的鋼筋砼墻應設置為帶邊框開豎縫的鋼筋砼墻 　 
(二)．過渡樓層的抗震能力應適當加強　　
　　整體模型試驗研究結果表明，底層框架抗震墻磚房的過渡樓層受力比較復雜，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，應增 強過渡樓層的抗剪和抗彎能力。在設計時可以考慮加強底層框架與上部磚砌體結構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，板鋼筋通長布置；還應考慮底框豎向結構與上部磚混豎向結構，在接合處豎向鋼筋盡可能上通下行，在構造上加強過渡樓層的抗剪、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?！?
　　結構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體系構成的，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比較差。
　　文獻（3）對底層框架抗震墻磚房的均勻性進行了探討，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），則該結構 較為均勻。 ζi =Vu /Ve ζi ------------ 結構第i層極限剪力系數(shù) Vu ------------ 結構第i層極限剪力 Ve ------------ 罕遇地震作用下，按彈性理論分析的第i層結構樓層地震剪力。