底部框架—抗震墙结构特点和设计注意问题

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临街的多层商业住宅类建筑，多在底层设置商业用房，上部为四五层的砌体结构，这些建筑的底层因商业用房使用功能要求有较大的空间，采用框架—抗震墙结构，上部为办公、住宅小开间隔墙较多，采用较经济的砖砌体结构，这就形成了底层框架—抗震墙承重，上部砖墙承重的结构体系，简称为底框砖混结构。这类结构形式能较好地满足使用功能的要求，又具有一定的工程造价较低的优势，因此在城市和乡镇的临街建筑被广泛采用。
 

该结构形式的主要特点：              
一、     从材料上来看，此种结构底层为混凝土框架—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。
二、     底层由于商业店铺开间尺寸不大，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，同时由于商铺临街面几乎无纵墙，内纵墙也较少，只有背街处纵墙较完整地存在，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。
三、     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。二层（或三层）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。
针对上述特点，设计底框结构时，应注意如下几点：
一、     上下层刚度比的控制
为避免薄弱层的出现，应控制底框砖混结构的上下刚度比，调整过大的刚度比，使竖向刚度尽量均匀，上下刚度比、抗剪抗压承载能力比值，决定了震害是发生在底层的钢筋砼部分还是发生在上部的砖墙部分。相对均匀的刚度、强度比值可使震害分散，破坏程度降低。所以《抗震规范》7.1.8-3、4款规定：“底部一层框架——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，60、70时应≤2.5,80时应≤2.0，且均应≥1.0”,“底部两层框架——抗震墙房屋的纵横两个方向，底层与底部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，60、70时应≤2.0,80时应≤1.5，且均应≥1.0”。建议过渡层与底部转换层的侧移刚度比值均应控制在1.5左右合理。
二、     底层剪力墙的合理布置
底部框架——抗震墙结构布置时应力求在两个主轴方向的动力特性接近，刚度中心与质量中心应减少偏心。在商铺临街面宜尽量布置钢筋砼抗震墙。剪力墙布置应避免形成高宽比小于2的低矮墙，应注意抗震横墙间距大于规范要求。设计时常遇到抗震墙承载力验算不满足，增加抗震墙的数量或厚度，满足了承载力验算的要求，但侧移刚度限值又不满足的问题，解决方法可采取设置结构洞口，即在剪力墙上设置洞口并采用轻质砌块材料填实，将抗震墙刚度降低，在满足承载力验算的要求的同时符合侧移刚度比限值的要求。
三、     过渡层的设计
应提高过渡层的抗震承载力和延性，建议内外纵墙的相交处，较长纵横墙中部和小墙垛均设置钢筋砼构造柱，严格控制其抗剪承载能力，如地震剪力与墙段抗剪承载力比＜1应按配筋砌体设计。过渡层所有承重墙顶均应设置钢筋砼圈梁。
四、     PKPM计算程序提供的两种计算托梁方法——托梁折减系数或按墙梁计算应慎用，因墙梁形成有严格的条件，如施工不满足设计要求或后期人为对过渡层墙体改造，均会改变墙梁的受力状态，形成不安全因素。
底框结构作为一种抗震不利结构，给结构设计带来许多问题，但只要在设计中掌握底框结构特点，处处考虑概念设计，严格执行规范要求，就能化不利为有利，设计出好的底框结构。