底框結構工程的抗震設計解析

耿麗

摘要：底框結構是我國現階段經濟條件下所特有的一種結構， 從抗震上來說， 它是一種不合理的結構形式， 但由于我國當今的經濟發展水平有限， 這種結構目前還無法完全摒棄， 因此在我國內地，尤其是廣大西北部地區的臨街建筑中仍廣泛采用。文章分析了底框結構的抗震能力，對底框結構的抗震設計進行簡要闡述，最后加以實例分析，供相關人員參考借鑒。

關鍵詞：底框結構;抗震設計

前 言

由于底部框架抗震墻磚房是由鋼筋混凝土框架抗震墻和上部磚房兩種承重體系和抗側力體系構成， 而由于這兩種抗側力體系在抗震性能等方面的差異， 使得這類結構的結構選型與抗震設計比較復雜。臨街建筑采用這類結構， 底部臨街一側由于使用及美觀的要求， 常不設置抗震墻或所設置的抗震墻的數量較少， 而另一側所設置的抗震墻的數量則較多， 造成結構的質心與剛度中心不一致， 地震時易引起較為嚴重的扭轉效應， 加劇了地震的破壞作用。

一、底框結構的抗震能力分析

底部框架—抗震墻砌體房屋是由底層或底部兩層為框架抗震墻、上部為多層砌體房屋構成的。這類房屋的底部框架—抗震墻結構部分具有一定的抗側力剛度和一定的承載能力、變形能力及耗能能力; 上部多層砌體房屋具有較大的抗側移剛度和一定的承載能力， 但變形和耗能能力相對較差， 上面幾層砌體結構， 由于開間小、橫墻多， 不僅重量大， 側移剛度也大， 而底層框架側移剛度比上層小得多。這種結構的整體抗震能力取決于底部和上部各自的抗震能力， 又取決于底部和上部結構的抗側力剛度和抗震能力的相互大小程度， 也就是說不能存在特別薄弱的樓層， 凡震害比較嚴重的部位， 均是由于抗震設計考慮不周而出現的相對薄弱的樓層。因此， 盡量避免薄弱樓層是底部框架？？ 抗震墻砌體房屋抗震設計中的一個相當重要的概念。震害調查表明底框抗震砌體房屋的倒塌是由薄弱層開始的， 從分析研究可以看出， 底層抗震墻布置不足的底框抗震砌體房屋， 底層是薄弱層; 而當底層抗震墻設置過多時， 則第二層為薄弱層。底部框架結構與上部磚混結構的剛度相比是底框抗震墻結構設計的最關鍵問題。若底部框架結構的剛度相對于上部磚混結構的剛度比較大， 整個結構形成下剛上柔的結構體系能較好地抵抗地震作用， 是比較理想的結構體系; 但下部剛度太大意味著下部框架結構中的抗震墻數量較多或者柱子的截面較大， 這樣既影響了建筑空間的利用又增加了工程的造價。底部框架結構的薄弱層與抗震墻數量的多少有很大的關系。合理的抗震墻數量應該是底部框架—抗震墻磚房結構的層間位移反應較為均勻， 同時避免底層過強使得薄弱樓層轉移到抗震性能較差的上部磚房部分; 應該使房屋的薄弱部位出現在變形和耗能能力都較好的底部框剪層， 又可避免框剪層變形過分集中， 從而提高結構的整體抗震能力。而抗震墻的數量的確定與很多因素有關， 如層剛度比、抗震墻設置的間距、框剪層與相鄰磚砌體層的彈塑性位移的比值、抗震墻的布置形式等。

二、底框結構的抗震設計

1.底部框墻的結構體系

底框抗震墻受力比較復雜，而底層的破壞將嚴重影響整個房屋的安全，因此對底層的抗震結構要求更高。1）底框結構底層應設置為縱橫向的雙框架體系。2）底框結構的底層應設置為框架抗震墻體系。在 6、7 度時可采用嵌砌于框架之間的粘土磚墻或混凝土小砌塊墻。

2.抗震構造措施

在 6 度設防區，抗震構造措施大為重要，《建筑抗震設計規范》中對梁柱、節點都相應提出了不同的要求。但最終都貫徹了框架梁強柱弱梁，強剪弱彎的設計原則。

3.建筑體型和平、立面布置

合理的建筑布置在抗震設計中是非常重要的。規則的建筑由于其地震反應與計算分析較為符合，也較易采取構造措施，因此抗震性能較好，為此設計規范中提出了規則建筑的概念。同時，規范也明確規定了房屋的總高度與層數，高寬比等一系列對建筑物的要求。

4.底部框結構墻與二層磚混樓層抗側移剛度比

在地震作用下，底層框墻的彈性層間位移可減少在強烈地震作用下的彈塑性變形的集中，使房屋整體抗震能力較高。因此，規范提出了二層磚混樓層與底部框墻的抗震側移剛度比宜在 1.2—1.8 之間。而在 6 度時，不應大小 3.0。

5.底部框墻的抗震橫墻間距

底層框架抗震墻要承受上面幾層通過底層樓蓋傳達遞的地震作用，因此底框抗震墻應具有一定的承載能力和較好的變形、耗能能力。而上部磚混部分的變形能力相對較差。因此，《建筑抗震設計規范》強調了第二層與底層的抗側移剛度不應小于 1.0。具體在 6 度設防區域，抗震橫墻的最大間距為 25m?？傊?，由于地震作用以及底層框架結構的復雜性，使底框抗震設計顯得尤為重要，而從某種意義上說，建筑結構抗震的概念設計比計算設計更為重要。

三、結束語

1.只要經過合理的設計， 底框結構能夠滿足抗震設防要求;

2. 在本文算例中， 把薄弱層控制在第二層框架， 這說明當底部框架為兩層時， 薄弱層往往在第二層框架; 底框結構的薄弱層一般為框剪層， 所以控制好框剪層的受力和變形對于底框結構的設計是極其重要的。

3.在底框—磚混結構的抗震設計中， 既要避害趨利對結構布置進行優選， 嚴格遵守規范強制性條文， 還要加強構造設防并嚴格施工， 這一廣受歡迎的結構型式就能取得實用、經濟、安全的效果。設計人員要轉變設計思路，提高設計部門及設計人員的業務素質，盡快走出“不設防”的誤區。要在嚴格執行《抗規》的前提下，在合理的平面布置上多做文章，同時設計單位可安排專人嚴把抗震設計關。

參考文獻：

[1]GB50010-2002 混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002

[2]GB50011-2001 建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001

[3]GB50003-2001 砌體結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002

[4]建筑結構設計手冊叢書編委會. 建筑抗震設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社， 1994.[5] 韓占增. 多層磚房抗震與設計質量[ J].工程抗震， 1998，（ 3） .

[6]趙玉琴. 房屋的抗震設防措施[ J].山西建筑， 2007， 33（ 22）