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摘要：底层或者底部两层是钢筋混凝土框架-抗震墙结构的建筑物，称为底部框架-抗震墙砌体房屋。这种建筑物的上部几层为纵横墙较多的砖墙承重结构。一般上层用于办公或住宅等用房，临街较多这种建筑。本文主要对框架-抗震墙结构设计存在的问题进行分析，并提出相关措施。
关键词：底层框架抗震墙；砌体房屋；结构设计；问题；措施
一、抗震的设计概念
近年来，为了顺应国际中“小震不坏，中震可修，大震不倒”的总趋势，我国也不同程度的对现行的规范抗震设计的概念进行了加强，其原因也是由于底层框架-抗震墙与上部砖墙结构的上下两个结构完全不同，而导致了其受力程度与破坏性完全不同。为了改变其底层变形集中，提高建筑的整体性，并且减小其上部砌体结构的破坏，于是将框架抗震墙层与砌体层之间的侧移刚度比进行了要求，并且为防止其薄弱层向上部的结构转移，还对其要求进一步加强。该结构的底层横墙可以作为纵墙的侧向支撑，这也进一步使横墙的抗震能力得以提高，并且使纵墙更加稳固，不易被破坏。其楼盖由于侧向力的作用使其支撑间距变小，其平面变形也较小，因而可以使地震力均匀的向各侧构件传递，防止纵墙发生形变破坏。由于此类建筑的受力特性，导致其在发生地震或高烈度震区内会受到较为严重的破坏，因此在9度区的建筑并不建议采用此类结构。总之，我国现行的规范是通过加强抗震概念，从而使抗震承载力增加，让这类房屋在地震区域的应用得以扩大，如果此类结构的建筑可以增加层数，将产生更加巨大的实用价值。
二、底部框架抗震墙设计现存的问题
（一）为了满足底部商业结构的使用要求，底部完全采取大柱网，这种方法往往会造成柱网布置不合理，而部分结构的墙梁下没有支撑柱，从而使上部的这些墙体无法起到抗震墙的作用，直接导致上部砖墙的抗震效果不足。地震作用下，结构支撑柱不足和不连续可能引发二次或者多次传导，其非直接的传力途径，非常不利于抗震。
（二）为了解决住宅结构的采光问题，通常会将上部平面的凹进尺寸稍稍加大，但是这样会使得凹凸平面不规则，同时楼梯间的楼板不连续性，造成地震剪力的传递变得复杂，从而产生应力集中的现象，形成震害。
（三）为了满足建筑的功能需求，上部的楼梯间墙体不落到底部框架-抗震墙层，在建筑交通上而是采用从室外附属楼梯登上上层平台，再进入上层的楼梯间。楼梯间的结构本身就薄弱，这样更会使薄弱的部分上下不连续，从而更加不利于抗震。
三、抗震墙布置的基本原则
为了使高层建筑适应任何方向的地震作用，其底部的抗震墙结构应在横纵双向都进行均匀布置，且两个方向的动力特性及方向刚度应尽力接近，极力避免单向布置。抗震墙在x，y两个方向若是分布不均，则有可能在某一层的结构上产生平面柔弱层效应（见下图）。这种结构由于y方向加入了填充墙，从而使y方向的刚度、强度都有了明显的增加，而该方向位移有了很大的减小，这就导致了结构在x，y两个方向有很大的动力特性差距，而抗震的规范要求是x，y两个方向动力特性要尽可能接近，明显不符合要求，x方向的抗震性还会进一步的降低，因此致使平面薄弱层的产生。但若是在x方向增加几道填充墙的话（见下图右侧），则使得x，y两个方向的动力性能接近，便可有效的避免平面薄弱层的出现。
图1 抗震墙动力特性控制
四、抗震墙布置的相关措施
在進行底部抗震墙的布置时，应尽量保证均匀对称，防止水平地震作用下发生扭转导致其破坏。其次，抗震横墙之间的间距需要满足相关的规范要求，与此同时，需要对底部剪力墙的开洞方式以及布置形式调整，若墙体较长则应开设一些洞口以减少墙体的刚度，避免应力过于集中，致使地震中产生震害，但是在开设洞口时应尽力不要开设边角门窗洞口。
对过渡层和底层之间的侧移刚度差应避免过大，以满足其刚度比的要求，不能超出限值，还应格外注意过渡层的刚度应大于底层刚度，避免薄弱层转移到过渡层。在抗震墙的周边应该设置由梁和边框柱组成的边框。地层的抗震墙有三种材料形式：1混凝土抗震墙；2砖砌体抗震墙；3小砌块砌体抗震墙。在构造上对此有不同的要求。以下举例砖砌体抗震墙的要求：
对于砖砌于框架之间的抗震墙，其墙体厚度应大于等于240mm，砌筑应使用强度等级大于等于M10的砂浆，并且在施工时应采取先砌墙再浇筑框架的方案进行施工。而且应沿着框柱在每隔300mm的距离上配置拉筋2Φ8和Φ4分布短筋，在平面内点焊组成拉结网片，且沿砖墙水平通长布置；在墙体半高处尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝土水平系梁，以保证其抗震墙的整体性。当抗震墙的墙长超过4米时和在洞口两侧，应在墙内增设钢筋混凝土构造柱来保证其稳定性。
“上部砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”，若是取消上部结构为了使次梁托梁的数目进行减少的话，造成横墙较少，建筑的总层数还应再降低一层。因此，在托梁的两个支座处尽量设置框架柱进行支撑。若是使用的功能要求其确实不能设置框架柱的话，则应按照不连续的竖向抗侧力构件的情况进行调整，将上部墙体传给转换构件的地震内力放大系数（放大系数取1.25-2.0之间），然后按照内力组合对这些框架柱、框架梁进行设计。
在进行上层的各层平面布置时，应遵循规则均匀的原则。若是由于使用的要求而导致出现凹凸不规则的情况，是不可避免的，此时应在凹凸部位的墙体结构内设置框架柱，使一些比较重要的上部结构的墙体都有框架柱落在地面上，尽可能使平面结构体系复杂和竖向的抗侧力构件的不连续所造成的影响减小，在影响无法避免时，应在外墙的纵墙处架设防护结构，以使其稳定性增加。
对于其过渡层的设计，我们需要采取增设构造柱或是砌筑砂浆强度等级提高等措施，过渡层的底部框架的对应位置应合理设置构造柱，且其构造柱的纵筋应锚入框架柱之中。在进行过渡层的底板选择时，其底板应选用板厚大于等于120mm的现浇的钢筋混凝土板，并且确保其开小洞、少开洞，以使其水平地震剪力在传递的过程之中对于楼盖的刚度满足要求。
在进行底部的延性设计时，应首先考虑到底部框架抗震墙砌体房屋的首层一般为薄弱层。根据多年来的震害资料表明，导致此类的房屋在地震作用下发生坍塌的主要原因就是底部结构的变形能力不足。而普通嵌于框架之间的砖砌抗震墙的变形能力很弱，完全不如钢筋混凝土的抗震墙，因此，在房屋层数较多或是处于地震高烈度区域时，采用砖砌抗震墙是非常不适宜的。而使钢筋混凝土框架-抗震墙结构的延性提升的主要措施是：将延性设计的三原则牢牢地把握住，强剪弱弯，强柱弱梁，更强节点，尽量提高其变形能力。与此同时，我们对于其混凝土抗震墙的变形能力应按照规范的要求加以验证，以计算出准确结果的方式来使其变形能力的要求得以满足。
五、结束语
在进行底层框架-抗震墙砌体房屋的设计之中，我们应对抗震墙的设计提起高度重视，在其合理布置、构造措施及设置数量上应多加控制，在注重抗震的计算的同时，也应在概念设计方面加以强调，充分的使抗震墙的抗震性能以及作用得到发挥，从而使房屋能够具备更加完整良好的整体抗震能力。本文针对在实际的底部框架抗震墙砌体房屋中所存在的各种问题进行多角度分析，并且给出一些相关意见，为设计工作提供参考。
参考文献
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论文作者:黎灼东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/18
标签：框架论文; 结构论文; 刚度论文; 砌体论文; 房屋论文; 墙体论文; 底层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;