底部框架—抗震墻結(jié)構(gòu)特點和設計注意問題

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臨街的多層商業(yè)住宅類建筑，多在底層設置商業(yè)用房，上部為四五層的砌體結(jié)構(gòu)，這些建筑的底層因商業(yè)用房使用功能要求有較大的空間，采用框架—抗震墻結(jié)構(gòu)，上部為辦公、住宅小開間隔墻較多，采用較經(jīng)濟的磚砌體結(jié)構(gòu)，這就形成了底層框架—抗震墻承重，上部磚墻承重的結(jié)構(gòu)體系，簡稱為底框磚混結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)形式能較好地滿足使用功能的要求，又具有一定的工程造價較低的優(yōu)勢，因此在城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的臨街建筑被廣泛采用。
 

該結(jié)構(gòu)形式的主要特點：              
一、     從材料上來看，此種結(jié)構(gòu)底層為混凝土框架—抗震墻結(jié)構(gòu)，上部為磚砌體結(jié)構(gòu)，屬上下兩種不同材料不同性質(zhì)的混合式結(jié)構(gòu)。從質(zhì)量分布上來看屬上重下輕的結(jié)構(gòu)，從剛度來看，屬上剛下柔結(jié)構(gòu)。
二、     底層由于商業(yè)店鋪開間尺寸不大，橫墻相對較多，普遍存在橫墻抗側(cè)剛度大，縱墻抗側(cè)剛度相對較小的現(xiàn)象，同時由于商鋪臨街面幾乎無縱墻，內(nèi)縱墻也較少，只有背街處縱墻較完整地存在，造成縱向剛度中心與質(zhì)量中心的較大偏移，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應增大。
三、     上部磚墻抗側(cè)剛度較大，但其抗剪能力過低，延性差，為脆性破壞。二層（或三層）作為兩種材料和兩種結(jié)構(gòu)體系的過渡層，受力復雜，為相對薄弱層。
針對上述特點，設計底框結(jié)構(gòu)時，應注意如下幾點：
一、     上下層剛度比的控制
為避免薄弱層的出現(xiàn)，應控制底框磚混結(jié)構(gòu)的上下剛度比，調(diào)整過大的剛度比，使豎向剛度盡量均勻，上下剛度比、抗剪抗壓承載能力比值，決定了震害是發(fā)生在底層的鋼筋砼部分還是發(fā)生在上部的磚墻部分。相對均勻的剛度、強度比值可使震害分散，破壞程度降低。所以《抗震規(guī)范》7.1.8-3、4款規(guī)定：“底部一層框架——抗震墻房屋的縱橫兩個方向，第二層與底層側(cè)向剛度的比值，60、70時應≤2.5,80時應≤2.0，且均應≥1.0”,“底部兩層框架——抗震墻房屋的縱橫兩個方向，底層與底部二層側(cè)向剛度應接近，第三層與底部第二層側(cè)向剛度的比值，60、70時應≤2.0,80時應≤1.5，且均應≥1.0”。建議過渡層與底部轉(zhuǎn)換層的側(cè)移剛度比值均應控制在1.5左右合理。
二、     底層剪力墻的合理布置
底部框架——抗震墻結(jié)構(gòu)布置時應力求在兩個主軸方向的動力特性接近，剛度中心與質(zhì)量中心應減少偏心。在商鋪臨街面宜盡量布置鋼筋砼抗震墻。剪力墻布置應避免形成高寬比小于2的低矮墻，應注意抗震橫墻間距大于規(guī)范要求。設計時常遇到抗震墻承載力驗算不滿足，增加抗震墻的數(shù)量或厚度，滿足了承載力驗算的要求，但側(cè)移剛度限值又不滿足的問題，解決方法可采取設置結(jié)構(gòu)洞口，即在剪力墻上設置洞口并采用輕質(zhì)砌塊材料填實，將抗震墻剛度降低，在滿足承載力驗算的要求的同時符合側(cè)移剛度比限值的要求。
三、     過渡層的設計
應提高過渡層的抗震承載力和延性，建議內(nèi)外縱墻的相交處，較長縱橫墻中部和小墻垛均設置鋼筋砼構(gòu)造柱，嚴格控制其抗剪承載能力，如地震剪力與墻段抗剪承載力比＜1應按配筋砌體設計。過渡層所有承重墻頂均應設置鋼筋砼圈梁。
四、     PKPM計算程序提供的兩種計算托梁方法——托梁折減系數(shù)或按墻梁計算應慎用，因墻梁形成有嚴格的條件，如施工不滿足設計要求或后期人為對過渡層墻體改造，均會改變墻梁的受力狀態(tài)，形成不安全因素。
底框結(jié)構(gòu)作為一種抗震不利結(jié)構(gòu)，給結(jié)構(gòu)設計帶來許多問題，但只要在設計中掌握底框結(jié)構(gòu)特點，處處考慮概念設計，嚴格執(zhí)行規(guī)范要求，就能化不利為有利，設計出好的底框結(jié)構(gòu)。