底部框架砌体结构房屋抗震设计探讨

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1、万方数据彭文东：底部框架砌体结构房屋抗震设计探讨·197·底部框架砌体结构房屋抗震设计探讨彭文东(中铁二局中铁瑞城置业有限公司四川成都610031)摘要以5·12汶川大地震为例，在分析底部框架砌体结构房屋震害特点的基础上，对底部框架砌体结构房屋的抗震设计问题进行了探讨。关键词底部框架砌体结构震害分析抗震设计0引言多层砌体结构房屋尤其是多层砖砌体结构房屋，由于构造简单、造价低廉、施工方便以及就地取材等优点，在今后相当长的时间，还是我国民用建筑和公共建筑的主要结构形式之一。地震灾害会给人类造成严重的伤亡和经济损失[¨。所谓抗震，就是对破坏性地震采取各种预防或善后措施，尽可能减轻这

2、种损失。本文对底部框架砌体结构房屋的震害进行了分析，并就其相关问题进行探讨。1震害分析1．1震害特点震害调查及历次大地震表明，底层框架砌体结构房屋的破坏相当严重。例如：1963年前南斯拉夫地震，1972年美国圣费南多地震，1976年罗马尼亚地震，1976年的唐山大地震，房屋破坏均多发生在底层框架部位，特别是柱顶和柱底。在2008年5·12汶川大地震中，汶川、北川、都江堰等重灾地区，底层框架砌体结构房屋遭到了大面积破坏。很多底层框架砌体结构房屋，由于底层框架柱的破坏，上面几层就地坍塌，房屋全部破坏(图1)。图1都江堰市区房屋上层破坏图造成底层框架砌体结构房屋破坏的主要原因是“上

3、刚下柔”。上部各层纵墙、横墙较密，不仅重量大，侧向刚度也大；而房屋底层承重结构为框架，纵横墙数量少，其侧向刚度比上层小得多，这就形成了“上刚下柔”的结构体系。由于刚度沿竖向急剧变化，彭文东。男，工程师。在地震作用时，房屋层间侧向变形集中发生于相对薄弱的底层，而其他各层侧向变形很小。地震时，当房屋抗侧力构件的变形超过构件的极限允许变形时就发生破坏，超过愈多，破坏愈严重。底层框架砌体结构房屋，由于地震时位移集中于底层，因此底层破坏也就特别严重。另外，底层框架钢筋混凝土柱的破坏，还由于柱上、下端箍筋间距较大、柱端的混凝土与纵向钢筋缺乏必要的约束而导致。所以，房屋的震害特点多发生在底

4、层。其破坏程度表现为底层重、上层轻，底层构件按梁、柱、墙依次加重(图2)。图2都江堰市区房屋底层破坏图1．2破坏类型(1)结构承载力不足或变形过大而造成破坏。地震时，地震力作用于房屋结构上，使其内力和变形剧增，导致承载力不足或变形过大而破坏。如墙体裂缝、钢筋混凝土柱剪断或混凝土酥裂、房屋倒塌。在强烈地震作用下，当结构产生过大振动变形时，尽管主体结构并未破坏，但墙体饰面、围护结构等非结构构件往往会发生脱落或倒塌。(2)结构丧失整体稳定而造成破坏。结构构件的共同丁作，主要是依靠各构件之间的连接及其互相支撑来保证的。然而，由于支撑系统失效、构件问连接不牢或支承破坏，均可导致房屋丧失

5、稳定，造成局部破坏或整体倒塌。(3)地基失稳而引起破坏。在强烈地震作用下，由于地基失稳或地基土液化造成房屋倾斜和倒塌。万方数据·198·全国中文核心期刊路基工程2009年第1期(总第142期)2抗震概念设计2．1主要因素及设计思想2．1．1主要因素地震作为一种随机振动，具有复杂性和不确定性，要准确预测房屋所遭遇地震的特性和参数，目前很难做到。加之在结构设计及结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，解决工程的抗震问题不能完全依赖“计算”，而应立足于T程结构抗震的基本概念、基本理论及长期抗震经验的总结，即“抗震概念设计”。概念设计主

6、要考虑以下因素：(1)场地条件和场地土的稳定性；(2)房屋的平面、立面布置及其外形尺寸；(3)抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构刚度、质量的分布；(4)非结构构件与主体结构的关系及其二者之间的锚固与拉结；(5)材料质量及施工质量等。2．1．2设计思想根据地震工程灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计理念，进行T程结构总体布置并进一步确定其细部构造。运用这种设计理念，在工程设计一开始，就应把握好能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等几个主要方面，从根本上加强房屋的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和结构构造，使设计出来的房屋具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠

7、度。这种设计不仅要分析总体布置上的大原则，也要顾及关键部位的细节。具体地说，要做好结构布置方案，以创造对抗震的有利条件，了解地震力和竖向荷载的传递路径及内力重分布趋向，以便有效地布置结构构件。分析地震力的性质和所选定的结构体系的受力特点，使主j【!Il意图符合客观实际，预计结构的破坏过程和破坏机制，以加强工程结构的关键部位和薄弱环节。2．2关键问题2．2．1底部一层与两层框架的差异底部一层与两层框架结构，在受力和变形上存在较大的差异，前者属于剪切或剪弯型变形，后者属于弯剪型变形。因此，后者应按框架与中高