摘要：本文筆者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對底層框架抗震墻砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析探討，提出了自己的見解。
關(guān)鍵詞：底部框架；抗震墻砌體結(jié)構(gòu)；設(shè)計
1 一般規(guī)定
1.1 底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)的破壞特性
底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)一般來說高度不是很高，風(fēng)荷載的影響較小，主要是承受豎向荷載和水平地震作用。其在地震作用下的破壞特征是：
（1）二層以上砌體結(jié)構(gòu)房屋破壞的狀況與一般多層砌體結(jié)構(gòu)房屋基本相同；
（2）底層的破壞比上面各層都嚴重，主要是底層柱喪失承載力，或因變形集中引起位移過大而破壞。底層柱在豎向荷載和水平地震剪力的聯(lián)合作用下，沿斜截面發(fā)生破壞后，又加劇了受壓破壞。部分柱由于鋼筋間距過大，特別是在柱的上下端箍筋沒有加密的情況下，破壞更加突出。部分鋼筋混凝土柱因縱向鋼筋的配筋率太高（超過6%），使柱喪失韌性，發(fā)生脆性破壞；
（3）由于底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)上部砌體的重量較大，底部重量相對較輕，在“頭重腳輕”的情況下再加上平面布置不對稱的情況下發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。
針對以上情況，規(guī)范規(guī)定對此類結(jié)構(gòu)的底層不應(yīng)采用純框架結(jié)構(gòu)，一定要在兩個方向設(shè)置抗震墻，成為框架抗震墻結(jié)構(gòu)。至于抗震墻的材料，在6、7度抗震設(shè)防時新規(guī)范雖然允許采用磚墻，但應(yīng)計入磚對框架的附加軸力和附加剪力（老的抗震規(guī)范無此要求）。其余情況均應(yīng)采用鋼筋混凝土抗震墻。
1.2 底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)的總高度和層數(shù)的限制
一般6度抗震設(shè)防情況下，新的抗震規(guī)范（GB50011-2010）規(guī)定：底層框架結(jié)構(gòu)的總高度限制在22米。但這個高度是指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度，不包括女兒墻的高度；對帶閣樓的坡屋面應(yīng)算到山尖墻的1/2高度處。層數(shù)一般限制在7層，即底層為一層框架抗震墻，上部磚砌體最多為6層。在7度抗震設(shè)防情況下，規(guī)范對基本地震加速度為0.10g和0.15g的情況分別作了限制，限制高度分別為22米和19米，限制層數(shù)分別為7層和6層（指普通磚和多孔磚砌體）。
1.3 底層抗震橫墻的最大間距
橫墻的間距限制主要是防止樓板平面出現(xiàn)過大的變形而不能使各層的地震作用傳遞到抗震墻上，因此與樓、屋蓋的剛度有關(guān)。一般情況下，底框結(jié)構(gòu)的樓、屋蓋采用現(xiàn)澆至少也應(yīng)保證整體式裝配。此時，抗震橫墻的最大間距在6度時為18米，7度時為15米。
1.4 底層框架-抗震墻的抗震等級
底部混凝土框架的抗震等級，6、7、8度應(yīng)分別按三、二、一級采用�；炷翂w的抗震等級，6、7、8度應(yīng)分別按三、三、二級采用。
2 計算要點
2.1 層剛比的控制
控制側(cè)移剛度比的規(guī)定是根據(jù)底層為大空間的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)實驗和研究分析結(jié)果提出的。底層越弱，塑性變形集中的現(xiàn)象越嚴重，其程度基本上與上下側(cè)移剛度比成正比。而結(jié)構(gòu)破壞的程度層面變形成正比。因此，要減少地震時底層的破壞程度，就要對上下部的側(cè)移剛度比進行控制。即對γ=K2/K1進行控制。新的抗震規(guī)范則對一層底框架和兩層底框均加以控制，一層時γ應(yīng)在1-2.5之間，兩層時γ應(yīng)在1-2之間。這一點作為設(shè)計人員應(yīng)予以重視。要達到上述要求，采用鋼筋混凝土抗震墻比采用磚抗震墻容易得到滿足。因為混凝土的彈性模量大約10倍于磚砌體的彈性模量。
2.2 地震作用的計算
底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)的地震作用計算方法一般為底部剪力法，其中地震影響系數(shù)一律取αmax。在計算時，底框結(jié)構(gòu)的總水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值的計算公式為：Fek=αmaxGeq。其中Geq為結(jié)構(gòu)的等效總重力荷載代表值，但應(yīng)注意其取值為各層等重力荷載代表值之和的85%�？偹降卣鹱饔醚馗叨鹊姆植紴椋篎i=（GiHi/∑GiHi）Fek。
2.3 底層的設(shè)計地震剪力
各層的地震剪力設(shè)計值的計算公式為：Vi=γEH∑Fi。其中γEH為水平地震作用的分項系數(shù)，一般取為1.3。此處應(yīng)注意的是，用上式求出的底層地震剪力設(shè)計值還應(yīng)乘以一個增大系數(shù)。這是因為底部剪力法僅適用于剛度沿高度方向均勻變化的多層結(jié)構(gòu)，而底層框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)是具有薄弱底層的多層結(jié)構(gòu)，故借用底部剪力法時應(yīng)做適當(dāng)?shù)男拚��？拐鹨?guī)范按前文提到的上下側(cè)移剛度比γ的大小，按η=1+0.17γ來計算增大系數(shù)，其值在1.2―1.5之間。
2.4 底層抗震墻承擔(dān)的水平地震剪力
在底層，抗震墻的側(cè)移剛度比框架的側(cè)移剛度大幾十倍甚至上百倍。這樣，按剛度分配，框架所承擔(dān)的水平地震剪力還達不到總水平地震剪力的5%，為簡化計算，可略去不計。因此，抗震規(guī)范規(guī)定，增大后的縱橫向的地震剪力，全部按該方向的抗震墻承擔(dān)，并按該方向的各片抗震墻的剛度的比例來進行分配。
2.5 底層框架承擔(dān)的水平地震剪力
既然底層的水平地震剪力都是由抗震墻承擔(dān)，那為什么還要考慮框架承擔(dān)的水平地震剪力呢？這主要是從安全的角度出發(fā)，考慮到抗震墻剛度降低而引起的框架承擔(dān)的剪力的增大。此時，框架承擔(dān)的水平地震剪力按抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的有效側(cè)移剛度的比例分配。所謂有效側(cè)移剛度指的是地震作用下結(jié)構(gòu)處于某個變形階段時各構(gòu)件的實際剛度。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭遇7度或以上地震時，目前一般方法設(shè)計的結(jié)構(gòu)將進入彈塑性變形狀態(tài)，即墻體有一定裂縫而使其剛度急劇下降，從而對地震剪力在框架和抗震墻間的分配產(chǎn)生顯著影響。根據(jù)一些實驗結(jié)果，可以認為：當(dāng)層間位移角接近1/500時，框架的剛度不變，鋼筋混凝土抗震墻的剛度降至30%，磚抗震墻剛度約降至20%。此后，位移加大，框架的剛度也下降，但墻的剛度也繼續(xù)下降，三者之間的比例關(guān)系基本不變。這樣，底層一榀縱向或橫向框架所承擔(dān)的水平剪力計算公式為：Vf=KfV/（∑Kf+0.3∑Kcw+0.2∑Kbw）。其中Kf為一榀框架的側(cè)移剛度，Kcw為一榀鋼筋混凝土抗震墻的側(cè)移剛度，Kbw為一榀磚抗震墻的側(cè)移剛度。
3 底層框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施
3.1 防止扭轉(zhuǎn)破壞
底層框架-抗震墻結(jié)構(gòu)對扭轉(zhuǎn)破壞特別敏感，為減少其底框?qū)釉馐芘まD(zhuǎn)破壞的危險性，應(yīng)避免質(zhì)量和剛度在平面內(nèi)的不對稱布置。
3.2 構(gòu)造柱
底層框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的上部磚房應(yīng)根據(jù)包括底層在內(nèi)的總層數(shù)按多層砌體房屋的要求設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。
3.3 樓蓋
為了保證地震剪力在框架與抗震墻之間得以分配及傳遞，要求樓蓋應(yīng)該有較大的水平剛度。故一般情況下，底層框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的樓、屋蓋最好采用現(xiàn)澆，否則至少也應(yīng)保證整體式裝配。
3.4 底層框架柱
底層框架柱截面宜采用正方形，其尺寸不宜小于400mm。當(dāng)?shù)讓涌蚣苤瑫r作為邊框柱時，柱的截面高度不宜小于墻板厚度的2倍。柱的縱向總配筋率應(yīng)加以限制，柱中縱向鋼筋總配筋率超過6%時，易導(dǎo)致混凝土脆性破壞。為了防止這種脆性破壞，應(yīng)注意箍筋的配置要符合相應(yīng)的抗震等級的規(guī)定。此外，要盡量避免底層短柱的形成，底層柱網(wǎng)應(yīng)與上部磚房縱橫墻的布置協(xié)調(diào)。
3.5 底層抗震墻
底層鋼筋混凝土抗震墻應(yīng)符合相應(yīng)抗震等級的規(guī)定；底層如采用磚抗震墻，要注意墻厚最小為240mm，最好370mm。砂漿等級最好M10。驗算抗剪承載力不足時可以在磚墻水平縫中加鋼筋�？蚣芄�(jié)點的凹角處宜各配置2φ16的斜筋。
底層抗震墻宜布置在房屋四角和上層有磚墻的部位，盡量避免開洞。如必須開洞，盡量開小洞，洞口盡量設(shè)置在墻體的中段。
3.6 過渡層
新的抗震規(guī)范增加了過渡層的概念。過渡層即與底部框架-抗震墻相鄰的上一層砌體樓層，其在地震時破壞較重，因此，新規(guī)范對過渡層的要求進行了集中敘述并予以特別加強。
4 結(jié)束語
綜上所述，新的抗震規(guī)范對這種“上剛下柔”的結(jié)構(gòu)進行了嚴格的抗震計算及構(gòu)造要求，已盡可能的減少地震作用下的破壞。
參考文獻：
[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010中國建筑工業(yè)出版社.
[2]《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2011中國建筑工業(yè)出版社.
