建筑底框結(jié)構(gòu)設計中需要注意的問題
發(fā)布時間：2012-07-25 共1頁
1 前言對于地震區(qū)需要抗震設防的多層商住建筑，底層為鋼筋混凝土框架的大空間商店，上部為小開間磚房或砌塊建筑。結(jié)構(gòu)設計中有的未作縱橫兩方面的抗震驗算（包括承載力和變形），有的僅作了橫向底層框架的驗算，而縱向卻按一般連續(xù)梁計算。在構(gòu)造上，有些設計忽視了在底層縱橫方向設置一定數(shù)量的抗震墻，或只有橫向抗震墻，使整幢建筑上剛下柔，或橫剛縱柔；地震作用下即容易產(chǎn)生較大的彈塑性變形。如果框架柱箍筋間距太大，特別是在柱上、下端箍筋沒有按規(guī)范要求進行加密時，其破壞就更加嚴重。此類建筑即使是全框架結(jié)構(gòu)，從震害的調(diào)查來看，也有許多同樣的破壞情況。抗震結(jié)構(gòu)在總體布置上有兩大忌：一是上部剛度大，底層僅有柱的雞腿式建筑；二是平面剛度不均勻，產(chǎn)生大扭轉(zhuǎn)的建筑。兩者在設計上全是難以解決的問題。有足夠剪力墻或有核心筒的建筑，對維持整體穩(wěn)定有利，并很大程度上減弱框架的受力；對一般建筑盡可能做框剪結(jié)構(gòu)，避免做純框架結(jié)構(gòu)，以節(jié)約建筑材料。
2 常見問題
抗震設防問題設計人一定要重視，應當嚴格遵守《抗規(guī)》的相關(guān)要求進行設計。在日常設計中注意下面的情況：
a）仔細理解規(guī)范的要求，搞清楚底框結(jié)構(gòu)在地震時的破壞情況。上面幾層砌體結(jié)構(gòu)，由于開間小、橫墻多，不僅重量大，側(cè)移剛度也大，而底層框架側(cè)移剛度比上層小得多。剛度的急劇變化使得在結(jié)構(gòu)剛?cè)峤唤犹帲瑧Ω叨燃校谥水a(chǎn)生塑性鉸，并使房屋的變形集中發(fā)生在相對薄弱的底層。這種比較薄弱的底層或中間層，可稱之為“軟層”，對于這種“軟層”在抗震設計中應引起足夠重視。
b）底層框架一般為大空間的公共建筑，由于使用功能上的需要，在客觀上給縱橫抗震墻的布置帶來了不少困難。
c）設計人有時未作詳細計算，僅憑習慣上的概念，錯誤地認為底層框架的側(cè)向剛度一定比磚房好，縱向框架側(cè)向剛度一定比橫向好，而實際上并非如此。
3 防治措施對于底層框架抗震墻的磚房，底層框架抗震墻和上部磚房部分均具有一定的抗震能力，但這兩部分不同承重和抗側(cè)力體系之間的抗震性能是有差異的，而且其過渡樓層的受力也比較復雜。為了使這類房屋的抗震設計滿足“小震不壞”，“中震可修”和“大震不倒”的抗震設防目標，其防治措施可從以下幾個方面進行考慮：
1）底層框架磚房的底層，不應采用純框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設計人員要及早介入建筑方案與初步設計，并和建筑工種與建設單位反復協(xié)商，在不影響或少影響功能的前提下，使縱橫外墻、室內(nèi)分隔墻等盡量對稱，并均勻地在縱橫兩個方向設置一定數(shù)量的抗震墻，使上層與底層的縱橫向側(cè)移剛度比，能夠滿足規(guī)范要求。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB50003- 2001）》條文說明，底層設置一定數(shù)量抗震墻的框支墻梁房屋模型振動臺試驗表明，其抗震性能不僅不比同樣層數(shù)的多層房屋低，甚至還要好些。所以，在底框結(jié)構(gòu)中合理設置一些抗震墻是非常重要的。
2）底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對于具有薄弱底層的底層框架磚房，應考慮塑性變形集中的影響。另外，經(jīng)分析知道提高軟層的屈服強度可以減少軟層塑性變形的集中。因此，底部剪力法對底層地震剪力要乘以一個1.2～l.5的增大系數(shù)。
3）底層框架磚房的剪力分配不能按照框架抗震墻的方法進行，因為底層框架磚房只有底層是框架抗震墻，且底層還有塑性變形，所以要采取雙保險的辦法。對抗震墻要使其承擔全部剪力，對框架要按剛度比分配，不過要注意，在剛度計算時框架是按彈性計算的，而抗震墻開裂后剛度會退化。據(jù)有關(guān)試驗數(shù)據(jù)得知，其剛度將下降到彈性剛度的20～30％。
4）底房框架柱應考慮地震的傾復力矩引起的附加軸力。
5）在底層框架磚房的上層，構(gòu)造上仍應設置構(gòu)造柱，并應每層設置圈梁，底層的頂板應為現(xiàn)澆或裝配整體式樓蓋。軟層中的柱，特別是結(jié)構(gòu)剛?cè)嵯嘟拥牡胤剑苊獬霈F(xiàn)塑性鉸。
6）設計人員要轉(zhuǎn)變設計思路，提高設計部門及設計人員的業(yè)務素質(zhì)，盡快走出“不設防”的誤區(qū)。要在嚴格執(zhí)行《抗規(guī)》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(guān)。
2 常見問題
抗震設防問題設計人一定要重視，應當嚴格遵守《抗規(guī)》的相關(guān)要求進行設計。在日常設計中注意下面的情況：
a）仔細理解規(guī)范的要求，搞清楚底框結(jié)構(gòu)在地震時的破壞情況。上面幾層砌體結(jié)構(gòu)，由于開間小、橫墻多，不僅重量大，側(cè)移剛度也大，而底層框架側(cè)移剛度比上層小得多。剛度的急劇變化使得在結(jié)構(gòu)剛?cè)峤唤犹帲瑧Ω叨燃校谥水a(chǎn)生塑性鉸，并使房屋的變形集中發(fā)生在相對薄弱的底層。這種比較薄弱的底層或中間層，可稱之為“軟層”，對于這種“軟層”在抗震設計中應引起足夠重視。
b）底層框架一般為大空間的公共建筑，由于使用功能上的需要，在客觀上給縱橫抗震墻的布置帶來了不少困難。
c）設計人有時未作詳細計算，僅憑習慣上的概念，錯誤地認為底層框架的側(cè)向剛度一定比磚房好，縱向框架側(cè)向剛度一定比橫向好，而實際上并非如此。
3 防治措施對于底層框架抗震墻的磚房，底層框架抗震墻和上部磚房部分均具有一定的抗震能力，但這兩部分不同承重和抗側(cè)力體系之間的抗震性能是有差異的，而且其過渡樓層的受力也比較復雜。為了使這類房屋的抗震設計滿足“小震不壞”，“中震可修”和“大震不倒”的抗震設防目標，其防治措施可從以下幾個方面進行考慮：
1）底層框架磚房的底層，不應采用純框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設計人員要及早介入建筑方案與初步設計，并和建筑工種與建設單位反復協(xié)商，在不影響或少影響功能的前提下，使縱橫外墻、室內(nèi)分隔墻等盡量對稱，并均勻地在縱橫兩個方向設置一定數(shù)量的抗震墻，使上層與底層的縱橫向側(cè)移剛度比，能夠滿足規(guī)范要求。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB50003- 2001）》條文說明，底層設置一定數(shù)量抗震墻的框支墻梁房屋模型振動臺試驗表明，其抗震性能不僅不比同樣層數(shù)的多層房屋低，甚至還要好些。所以，在底框結(jié)構(gòu)中合理設置一些抗震墻是非常重要的。
2）底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對于具有薄弱底層的底層框架磚房，應考慮塑性變形集中的影響。另外，經(jīng)分析知道提高軟層的屈服強度可以減少軟層塑性變形的集中。因此，底部剪力法對底層地震剪力要乘以一個1.2～l.5的增大系數(shù)。
3）底層框架磚房的剪力分配不能按照框架抗震墻的方法進行，因為底層框架磚房只有底層是框架抗震墻，且底層還有塑性變形，所以要采取雙保險的辦法。對抗震墻要使其承擔全部剪力，對框架要按剛度比分配，不過要注意，在剛度計算時框架是按彈性計算的，而抗震墻開裂后剛度會退化。據(jù)有關(guān)試驗數(shù)據(jù)得知，其剛度將下降到彈性剛度的20～30％。
4）底房框架柱應考慮地震的傾復力矩引起的附加軸力。
5）在底層框架磚房的上層，構(gòu)造上仍應設置構(gòu)造柱，并應每層設置圈梁，底層的頂板應為現(xiàn)澆或裝配整體式樓蓋。軟層中的柱，特別是結(jié)構(gòu)剛?cè)嵯嘟拥牡胤剑苊獬霈F(xiàn)塑性鉸。
6）設計人員要轉(zhuǎn)變設計思路，提高設計部門及設計人員的業(yè)務素質(zhì)，盡快走出“不設防”的誤區(qū)。要在嚴格執(zhí)行《抗規(guī)》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(guān)。
