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摘要:基于底部框架抗震墙砖房结构易损性分析，并结合历次的震害资料及设计实践，就其结构选型与抗震墙的形式及数量要求等问题进行了分析，以供各人参考。
关键词：底部框架抗震墙砖房；抗震墙的形式；抗震设计；
Abstract: Based on the vulnerability analysis of bottom frame aseismic wall brick structured building, and combined with the earthquake damage records and design practices of all previous, this paper analyzes the problems of the forms and quantity required of structures selection and aseismic walls, which offers reference.
Keywords: the bottom frame aseismic wall brick building; the form of aseismic walls; seismic design
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
底框结构是我国现阶段经济条件下特有的一种结构,从抗震上讲它是一种不合理的结构形式,但限于我国当今的经济发展水平,目前还无法取消,因此在我国内地及广大中西部地区临街建筑中仍普遍采用。其具有“头重脚轻”“上刚下柔”的特点,为保证实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震原则,《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对底框结构底部框架层上下层刚度比做出了明确规定。本文叙述底框—抗震结构在设计时应该注意的几个问题。
1.剪力墙布置原则及刚度比的要求
首先抗震问题要满足最大横墙间距的限制,6、7和8度设防区最大横墙间距分别为21米,18米和15米.其次,剪力墙应沿2个主轴方向都有布置,使之形成直角以更好地发挥抗震作用，另外要克服矫枉过正的偏见,有些设计人员认为既然底框结构底层薄弱就布置多一点剪力墙,越强越好,实际上走向另一个极端.剪力墙的设置应与上部砌体结构相协调,抗震设计的原则是沿楼层间侧移刚度应均匀变化,而不允许各层间发生突变。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对底框结构底部框架层与上层刚度比做出了明确规定,其中底层框架,第二层与底层侧向刚度比,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,底部2层框架第三层与第二层框架侧向刚度比,6、7度不应大于2.0,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0,要做到这一点,必须在底部框架中布置一定数量的抗震墙.采用混凝土抗震墙比砖砌体抗震墙更灵活,可利用空间更大、使用范围更广。
2. 底框- 抗震墙结构抗震墙的设计
底框-抗震墙结构的薄弱部位有两个一是竖向刚度发生突变的最底层砖混结构 因变形容易超过极限容许变形值而发生破坏另一个是最底层框架结构由于承受竖向荷载和地震作用框架柱一般可能沿斜截面出现剪切开裂发生脆性破坏特别是效应更可能使结构破坏加剧，因此底框-抗震墙结构设计时底部一层框架或两层框架中合理设置抗震墙来增加下部框架结构的刚度保证结构的刚度不产生突变至关重要。
2.1抗震墙的布置要求和原则
按《建筑抗震设计规范》第7.1.8条中的第1项和第2项要求抗震墙布置应与上部砖墙对齐应沿纵横两方向均匀对称布置如果临街各开间无法布置抗震墙时可采取宽柱布置相当于将抗震墙均匀分成小段布置纵横抗震墙尽可能布置在结构外围以获得最大的侧向刚度减少底层扭转破坏的危险性。
2.2抗震墙的形式及数量要求
抗震墙的形式有L形、T形、I形、口形、Ⅱ形,一字形等,从受力角度和使用角度分析,宜优先选用L形、T形,不宜选用一字形，因为L形或T形抗震墙在受到一个方向的水平地震作用时,另一方向的墙肢对受到水平地震作用的墙肢起约束作用;而一字形抗震墙受到水平作用时,只有端墙柱起约束作用,往往变形会较大,不利于抵抗水平地震作用.[形、口形、Ⅱ形抗震墙虽然比L形、T形抗震墙整体性更强,能更好地抗水平作用,但会引起结构刚度的分布局部集中,且往往会影响建筑布局,因此不经常使用.底框结构中山墙一般要布置剪力墙,因为只在每个住宅单元楼梯间两侧布置混凝土剪力墙的底框结构是不宜采用的，会产生扭转。笔者总结多个底框工程实例的经验,常规底框结构设计时既符合抗震,又较经济合理的混凝土剪力墙截面积大约占上层砖混结构同方向砖墙截面积的5%-10%。
2.3抗震墙的高宽比及开竖缝的抗震墙的构造要求
按规范规定：抗震墙的高宽比应在1～4之间，因为当抗震墙高宽比大于4时，其等效侧向刚度不予考虑，当抗震墙的高宽比小于1时，此时可称之为低矮抗震墙。低矮抗震墙的抗侧力刚度和承担的地震剪力较大，变形和耗能能力较差，受地震作用时为剪切破坏。为此，低矮抗震墙应设结构缝将墙体分开。当抗震墙设置竖缝时，应满足下列构造要求：抗震墙的水平钢筋应在竖缝处断开，竖缝处应放置两块预制品钢筋网砂浆板或钢筋混凝土板，其厚度可为50㎜，宽度与钢筋混凝土抗震墙的厚度相同，竖缝处两墙端应设置暗柱。暗柱的截面范围为1.5倍的抗震墙的厚度，暗柱的纵筋不宜小于4Φ16，箍筋可采用Φ8，箍筋间距不宜大于200㎜；对于边框梁的箍筋除其他加密要求外，还应在竖缝处1.5倍梁高范围内给予加密，箍筋加密间距不应大于100㎜。
2.4抗震墙如何正确计算
底框结构上下层侧向刚度比是有方向性的,一般只计算主轴方向的侧向刚度比.对矩形布置的规则结构,其主轴方向即为互相垂直的X和Y向.现在常用的底框计算软件中国建筑科学研究院开发的PKPM程序底框计算也只给出X向和Y向侧向刚度比,这就给两主轴不正交或L形,T 形建筑的侧向刚度比验算带来一定的难度.如L形建筑,电脑往往把另一肢的纵墙当作成本肢的横墙来计算刚度比,这样从电脑的计算结果看K00和K900（即00和900方向的刚度比）满足要求了，实际上局部墙肢的00和900远远不能满足。上述问题表面上是程序本身的问题，但实质上是计算模型错误。另外，带抗震缝的底框一抗震墙结构，PKPM抗震计算时应该分开算，不可以合在一起算。风荷载计算方面，satwe暂未计算，TAT可以自动导算，PK须用户修改增加。
3.底框—抗震墙结构墙梁的设计
墙梁设计是底框架—抗震墙结构设计的另一关键问题。所谓墙梁是指由混凝土托梁和托梁上计算高度范围内的砌体墙体组成的组合作用构件。墙梁包括简支墙梁、连续墙梁、框支墙梁，可分为承重墙梁和自承重墙梁。
自承重墙梁是指只承受墙体自重，不承受楼板荷载的墙梁，一般是指支承隔墙的墙梁；承重墙梁是指不仅承受墙体自重，而且还要承受楼板传来荷载的墙梁。许多设计者往往只注重结构刚度比的调整，而忽略墙梁的判别，对符合《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）第7.3 .2條规定的框架梁与所支承的上部墙体要按墙梁设计；而不符合上条规定的不能按墙梁设计，而应按普通梁设计，并应对上部荷载进行折减，折减系数一般可取0.7～0.9，并保证不能少于4层房屋荷载值。若应用PKPM软件计算底框—抗震墙结构，这个问题可以容易解决，计算时同时勾上按经验考虑墙梁作用荷载折减和按墙梁规范设计两项，程序计算时自动按《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）第7.3 .2条判别框架梁和所支承的上部墙体是否符合墙梁要求。对符合规定的框架梁和所支承上部墙体按墙梁设计；对不符合规定的框架梁和所支承的上部墙体设计时不考虑墙梁作用，程序按折减上部荷载设计框架梁。另注意，对带边框的低矮钢筋混凝土墙的边框柱的配筋不应小于无钢筋砼抗震墙的框架柱的配筋和箍筋要求。
另外，要注重墙梁的支承长度是否满足。《砌体结构设计规范》第7.3.12条中有关托梁的支承长度专门作了规定，要求承重墙梁的托梁在砌体墙 柱上的支承长度不应小于350mm，纵向受力钢筋伸入支座应符合受拉钢筋的锚固要求。 对框支墙梁支承长度可以满足因为一般框架柱截面都大于350mm。但对上部砌体结构中简支墙梁或连续墙梁却不容易满足支承长度要求，因为内墙宽度一般为240mm，小于350mm。针对这种情况可以设置砖垛或加大构造柱截面等措施保证墙梁满足规范规定的支承长度，这也是一个不容忽视的问题。
参考文献：
1.《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
2.窦长奎.砌体结构底层局部框架砖房抗震性能.建筑技术1997（12）
3.汪恒在.汪跃勇.抗震区底层带商店建筑合理结构形式的研究.建筑技术1995（5）
关键词：底部框架抗震墙砖房；抗震墙的形式；抗震设计；
Abstract: Based on the vulnerability analysis of bottom frame aseismic wall brick structured building, and combined with the earthquake damage records and design practices of all previous, this paper analyzes the problems of the forms and quantity required of structures selection and aseismic walls, which offers reference.
Keywords: the bottom frame aseismic wall brick building; the form of aseismic walls; seismic design
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
底框结构是我国现阶段经济条件下特有的一种结构,从抗震上讲它是一种不合理的结构形式,但限于我国当今的经济发展水平,目前还无法取消,因此在我国内地及广大中西部地区临街建筑中仍普遍采用。其具有“头重脚轻”“上刚下柔”的特点,为保证实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震原则,《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对底框结构底部框架层上下层刚度比做出了明确规定。本文叙述底框—抗震结构在设计时应该注意的几个问题。
1.剪力墙布置原则及刚度比的要求
首先抗震问题要满足最大横墙间距的限制,6、7和8度设防区最大横墙间距分别为21米,18米和15米.其次,剪力墙应沿2个主轴方向都有布置,使之形成直角以更好地发挥抗震作用，另外要克服矫枉过正的偏见,有些设计人员认为既然底框结构底层薄弱就布置多一点剪力墙,越强越好,实际上走向另一个极端.剪力墙的设置应与上部砌体结构相协调,抗震设计的原则是沿楼层间侧移刚度应均匀变化,而不允许各层间发生突变。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对底框结构底部框架层与上层刚度比做出了明确规定,其中底层框架,第二层与底层侧向刚度比,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,底部2层框架第三层与第二层框架侧向刚度比,6、7度不应大于2.0,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0,要做到这一点,必须在底部框架中布置一定数量的抗震墙.采用混凝土抗震墙比砖砌体抗震墙更灵活,可利用空间更大、使用范围更广。
2. 底框- 抗震墙结构抗震墙的设计
底框-抗震墙结构的薄弱部位有两个一是竖向刚度发生突变的最底层砖混结构 因变形容易超过极限容许变形值而发生破坏另一个是最底层框架结构由于承受竖向荷载和地震作用框架柱一般可能沿斜截面出现剪切开裂发生脆性破坏特别是效应更可能使结构破坏加剧，因此底框-抗震墙结构设计时底部一层框架或两层框架中合理设置抗震墙来增加下部框架结构的刚度保证结构的刚度不产生突变至关重要。
2.1抗震墙的布置要求和原则
按《建筑抗震设计规范》第7.1.8条中的第1项和第2项要求抗震墙布置应与上部砖墙对齐应沿纵横两方向均匀对称布置如果临街各开间无法布置抗震墙时可采取宽柱布置相当于将抗震墙均匀分成小段布置纵横抗震墙尽可能布置在结构外围以获得最大的侧向刚度减少底层扭转破坏的危险性。
2.2抗震墙的形式及数量要求
抗震墙的形式有L形、T形、I形、口形、Ⅱ形,一字形等,从受力角度和使用角度分析,宜优先选用L形、T形,不宜选用一字形，因为L形或T形抗震墙在受到一个方向的水平地震作用时,另一方向的墙肢对受到水平地震作用的墙肢起约束作用;而一字形抗震墙受到水平作用时,只有端墙柱起约束作用,往往变形会较大,不利于抵抗水平地震作用.[形、口形、Ⅱ形抗震墙虽然比L形、T形抗震墙整体性更强,能更好地抗水平作用,但会引起结构刚度的分布局部集中,且往往会影响建筑布局,因此不经常使用.底框结构中山墙一般要布置剪力墙,因为只在每个住宅单元楼梯间两侧布置混凝土剪力墙的底框结构是不宜采用的，会产生扭转。笔者总结多个底框工程实例的经验,常规底框结构设计时既符合抗震,又较经济合理的混凝土剪力墙截面积大约占上层砖混结构同方向砖墙截面积的5%-10%。
2.3抗震墙的高宽比及开竖缝的抗震墙的构造要求
按规范规定：抗震墙的高宽比应在1～4之间，因为当抗震墙高宽比大于4时，其等效侧向刚度不予考虑，当抗震墙的高宽比小于1时，此时可称之为低矮抗震墙。低矮抗震墙的抗侧力刚度和承担的地震剪力较大，变形和耗能能力较差，受地震作用时为剪切破坏。为此，低矮抗震墙应设结构缝将墙体分开。当抗震墙设置竖缝时，应满足下列构造要求：抗震墙的水平钢筋应在竖缝处断开，竖缝处应放置两块预制品钢筋网砂浆板或钢筋混凝土板，其厚度可为50㎜，宽度与钢筋混凝土抗震墙的厚度相同，竖缝处两墙端应设置暗柱。暗柱的截面范围为1.5倍的抗震墙的厚度，暗柱的纵筋不宜小于4Φ16，箍筋可采用Φ8，箍筋间距不宜大于200㎜；对于边框梁的箍筋除其他加密要求外，还应在竖缝处1.5倍梁高范围内给予加密，箍筋加密间距不应大于100㎜。
2.4抗震墙如何正确计算
底框结构上下层侧向刚度比是有方向性的,一般只计算主轴方向的侧向刚度比.对矩形布置的规则结构,其主轴方向即为互相垂直的X和Y向.现在常用的底框计算软件中国建筑科学研究院开发的PKPM程序底框计算也只给出X向和Y向侧向刚度比,这就给两主轴不正交或L形,T 形建筑的侧向刚度比验算带来一定的难度.如L形建筑,电脑往往把另一肢的纵墙当作成本肢的横墙来计算刚度比,这样从电脑的计算结果看K00和K900（即00和900方向的刚度比）满足要求了，实际上局部墙肢的00和900远远不能满足。上述问题表面上是程序本身的问题，但实质上是计算模型错误。另外，带抗震缝的底框一抗震墙结构，PKPM抗震计算时应该分开算，不可以合在一起算。风荷载计算方面，satwe暂未计算，TAT可以自动导算，PK须用户修改增加。
3.底框—抗震墙结构墙梁的设计
墙梁设计是底框架—抗震墙结构设计的另一关键问题。所谓墙梁是指由混凝土托梁和托梁上计算高度范围内的砌体墙体组成的组合作用构件。墙梁包括简支墙梁、连续墙梁、框支墙梁，可分为承重墙梁和自承重墙梁。
自承重墙梁是指只承受墙体自重，不承受楼板荷载的墙梁，一般是指支承隔墙的墙梁；承重墙梁是指不仅承受墙体自重，而且还要承受楼板传来荷载的墙梁。许多设计者往往只注重结构刚度比的调整，而忽略墙梁的判别，对符合《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）第7.3 .2條规定的框架梁与所支承的上部墙体要按墙梁设计；而不符合上条规定的不能按墙梁设计，而应按普通梁设计，并应对上部荷载进行折减，折减系数一般可取0.7～0.9，并保证不能少于4层房屋荷载值。若应用PKPM软件计算底框—抗震墙结构，这个问题可以容易解决，计算时同时勾上按经验考虑墙梁作用荷载折减和按墙梁规范设计两项，程序计算时自动按《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）第7.3 .2条判别框架梁和所支承的上部墙体是否符合墙梁要求。对符合规定的框架梁和所支承上部墙体按墙梁设计；对不符合规定的框架梁和所支承的上部墙体设计时不考虑墙梁作用，程序按折减上部荷载设计框架梁。另注意，对带边框的低矮钢筋混凝土墙的边框柱的配筋不应小于无钢筋砼抗震墙的框架柱的配筋和箍筋要求。
另外，要注重墙梁的支承长度是否满足。《砌体结构设计规范》第7.3.12条中有关托梁的支承长度专门作了规定，要求承重墙梁的托梁在砌体墙 柱上的支承长度不应小于350mm，纵向受力钢筋伸入支座应符合受拉钢筋的锚固要求。 对框支墙梁支承长度可以满足因为一般框架柱截面都大于350mm。但对上部砌体结构中简支墙梁或连续墙梁却不容易满足支承长度要求，因为内墙宽度一般为240mm，小于350mm。针对这种情况可以设置砖垛或加大构造柱截面等措施保证墙梁满足规范规定的支承长度，这也是一个不容忽视的问题。
参考文献：
1.《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
2.窦长奎.砌体结构底层局部框架砖房抗震性能.建筑技术1997（12）
3.汪恒在.汪跃勇.抗震区底层带商店建筑合理结构形式的研究.建筑技术1995（5）