底層框架抗震牆磚房抗震設計的基本要求

2022-04-10 11:57:16 字數 4194 閱讀 9348

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底層框架抗震牆磚房的震害特點

未經抗震設防的底層框架抗震牆磚房,其底層的縱橫牆數量較少且平面布置不對稱,而上部磚房則縱橫牆的間距較密,上部磚房的側移剛度較底層大得多,在強烈**作用下,由於底層的抗側力剛度和極限承載能力相對於第二層薄弱,結構將在底層率先屈服、進入彈塑性狀態,井將產生變形集中的現象。底層的率先破壞將危及整個房屋的安全。

我國近十幾年來的強烈**震害表明,這類房屋的**震害較為普遍,未經抗震設防的這類房屋的震害特點是:

1.震害多數發生在底層,表現為「上輕下重」;

2.底層的震害規律是:底層的牆體比框架柱重,框架柱又比梁重;

3.房屋上部幾層的破壞狀況與多層磚房相類似,但破壞的程度比房屋的底層輕得多。

底層框架抗震牆磚房的底層框架抗震牆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力體系之間的抗震效能是有差異的,而且其過渡樓層的受力也比較複雜。 為了使這類房屋的抗震設計滿足「小震」不壞,設防烈度可修和「大震」不倒的抗震設防目標,應符合下列基本要求。

一、房屋的平、立面布置應規則、對稱

歷次震害調查說明,體型複雜或結構構件(牆體、柱網等)布置不合理,將加重房屋的震害.對於底層框架抗震牆磚房,其抗震效能相對於多層鋼筋砼房屋要差一些。因此,這類房屋平、立面布置的規則要求應更嚴格一些,即房屋體型宜簡單、對稱,結構抗側力構件的布置也應盡量對稱,這樣可以減少水平**作用下的扭轉。

二、房屋的高度要限制、高寬比要適當

在唐山大**中,未經抗震設防的底層框架抗震牆磚房的破壞較為嚴重。其主要原因是底層沒有設定為框架抗震體系。在震害較為嚴重的底層框架磚房中,底層為半框架沿街一跨為框架另一跨為磚牆承重體系,底層為內框架體系以及底層大部分為框架體系而山牆與樓梯間牆處不設框架梁柱等。

基於總結震害經驗等,《建築抗震設計規範》gbj11一89對這類房屋的總層數給予了較嚴格的限制,即6、7度區不宜超過六層,8度區不宜超過五層,9度區不宜超過三層,其總層數相對於該地區多層磚房的總層數均有所減少,在7、8、9度區減少一層。在6度區減少二層。

近些年來,通過對底層框架抗震牆磚房的模型試驗和一系列分析研究,深入**了這類房屋的抗震效能,提出了改善底層低矮鋼筋砼牆抗震效能,增強過渡樓層和房屋整體抗震能力的抗震設計方法和構造措施。對房屋較為規則且沿豎向較為均勻和滿足增強過渡摟層及房屋整體抗震能力要求的;其房屋總層數和總高度可適當放寬,但不應超過表2.2- 2- 1的規定。

表2.2-1 總高度(m)和層數的限值

注: (1)房屋的總高度指室外地面到簷口高度,半地下室可從地下室內地面算起,全地下室可從室外地面算起。

(2)上部磚房部分的層高,不宜超過3.6m。 上部磚房部分橫牆的間距大4. 2m的房間面積在一層內大於該層總面積的1/4時為橫牆較少,對於上部磚房部分橫牆較少者房屋總高度應降低3. 0m,總層數應減少一層。

底層框架抗震牆磚房總高度與總寬度的最大比值,應符合表2.2一2的要求。

表2.2-2 房屋最大高寬比

三、第二層與底層的側移剛度比要控制

在**作用下底層框架抗震牆磚房的彈性層間位移反應均勻和減少在強烈**作用下的彈塑性變形集中,能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。文獻1對底層框架抗震牆磚房的彈性和彈塑性位移以及層間極限剪力係數進行了分析,在分析研究的基礎上提出了底層框架抗震磚房第二層與底層側移剛度比的合理取值範圍為1.2~1.8。根據不同設防烈度的**作用強弱和既安全又經濟的抗震設防原則,底層框架抗震牆磚房第二層與底層的側移剛度比值在6度時不應大於3.0,在7度時不應大於2.5,在8度時不應大於2.

0,在9度時不應大於1.5;且均不應小於1.0。

四、抗震牆的最大間距限值

底層框架抗震牆磚房的抗震牆間距分為底層和上部磚房兩部分,上部磚房備層的橫牆間距要求應和多層磚房的要求一樣;底層框架抗震牆部分,由於上面幾層的**作用要通過底層的樓蓋傳至底層抗震牆,樓蓋產生的水平變形將比一般框架抗震牆房屋分層傳遞**作用的樓蓋水平變形要大。因此,在相同變形限制條件下,底層框架抗震牆磚房底層抗震牆的間距要比框架--抗震牆的間距要小一些。底層框架抗震牆磚房的底層框架抗震牆具有一定的承載能力和較好的變形、耗能能力,而上部磚房部分的,變形和耗能能力相對比較差。

為了避免底層過多強於上部磚房的抗震能力,除了計算底層框架抗震牆磚房的層問極限剪力係數、判斷薄弱層外,還在一般規定上強調兩點,一是第二層與底層的側移剛度比不應小於等於1.0 二是底層抗震橫牆的最大間距較《建築抗震設計規範》gbj11-89有所放寬,具體要求列於表2.2-3。

表2.2-3抗震牆的最大間距

五、底層鋼筋砼抗震牆的高寬比

在實際工程中,底層框架抗震牆磚房的底層鋼筋砼牆的高寬比往往小於1.0, 通常把高寬比小於l的鋼筋砼牆稱為低矮牆。

高寬比小於1.0的低矮鋼筋砼牆是以受剪為主,由剪力引起的斜裂縫控制其受力效能, 其破壞狀態為剪下破壞。結合底層框架抗震牆磚房中的底層鋼筋砼牆為帶邊框的鋼筋礆低矮牆的特點,文獻2進行了帶邊框開豎縫鋼筋砼低矮牆的試驗和分折研究,試驗結果表明:

放入砂漿板和鋼筋砼板的帶豎縫鋼筋砼牆的抗震效能明顯優於整體鋼筋砼低矮抗震牆,這種開豎縫的抗震牆具有彈性剛度較大,後期剛度較穩定,達到最大荷載後,其承載力沒有明顯降低,其變形能力和耗能力有較大提高,達到了改善低矮牆抗震效能的目的。

根據試驗和分析研究,建議帶邊框開豎縫鋼筋砼牆用豎縫分割的牆板高寬比不應小於1.5 ,但也不宜大子2.5。

六、底層框架抗震牆磚房的結構體系

根據《建築抗震設計規範》gbj11一89對抗震結構體系的要求,結合底層框架抗震牆磚房的特點,提出以下要求。

(一)底層框架抗震牆磚房的底層應設定為框架一抗震牆體系

底層框架抗震牆磚房的底層受力比較複雜,而底層的嚴重破壞將危及整個房屋的安全,加上**傾覆力矩對框架柱產生的附加軸力使得框架柱的變形能力有所降低等因素,對底層的抗震結構體系的要求應更高一些。

1.底層框架抗震牆磚房的底層應設定為縱、橫向的雙框架體系,避免乙個方向為框架、 另乙個方向為連續梁的體系。這主要是由於**作用在水平上是兩個方向的。

乙個方向為連續梁體系則不能發揮框架體系的作用,則該方向的抗震能力要降低比較多。同時,也不應設定為半框架體系或山牆和樓梯間軸線為構造柱圈樑約束磚抗震牆的狀況。這是由於底層的**剪力按各抗側力構件的剛度分配,半框架體系或山牆為構造柱、圈樑約束的磚抗震牆體系中,磚牆較框架的抗側力剛度大得多,在**作用下,磚牆先開裂和肢壞,加上磚牆的變形能力較框架要差得多,會形成磚牆構件先退出工作,導致加重半框架或部分框架的破壞。

2.底層框架抗震牆磚房的底層應設定為框架抗震牆體系。在6、7區底層為小型商店時, 其抗震牆可為框架填充牆;當底層的磚填充牆較少時應設定一定數量的鋼筋砼抗震牆,在8、 9度時,均應設定一定數量的鋼筋砼抗震牆,使底層形成具有二道防線的框架抗震牆體系,有利於提高底層的抗震能力。

3.底層的鋼筋砼牆應設定為帶邊框開豎縫的鋼筋砼牆

(二).過渡樓層的抗震能力應適當加強

整體模型試驗研究結果表明,底層框架抗震牆磚房的過渡樓層受力比較複雜,雖然底層的抗震牆先開裂,但是一旦第二層磚牆開裂後、其破壞狀態要比底層要重得多。因此,應增強過渡樓層的抗剪和抗彎能力。在設計時可以考慮加強底層框架與上部磚砌體結構接合處樓板的整體剛度,可將此處樓板做成同厚度的一塊大現澆板,板鋼筋通長布置;還應考慮底框豎向結構與上部磚混豎向結構,在接合處豎向鋼筋盡可能上通下行,在構造上加強過渡樓層的抗剪、抗彎能力。

七、底層框架抗震牆磚房的底層與上部磚房部分的抗震能力宜相匹配。

結構抗震能力沿豎向分布的均勻牲,有助於提高房屋的整體抗震能力。底層框架抗震牆磚房是由兩種承載能力和抗側體系構成的,底層具有一走的承載能力和較好的變形能力,上部磚房部分具有一定的抗震能力,但變形和耗能能力相對比較差。文獻(3)對底層框架抗震牆磚房的均勻性進行了**,提出了判斷薄弱樓層在底層還是在上部磚房部分的分析方法,即可根據ζy(1)是否小於0.8ζr(2)來判斷,若ζy(1) <0.8ζr(2),則底層為薄弱樓層,若ζy(1)>0.9ζr(2) ,則第二層為薄弱樓層,若ζy(1)為(0.

8--0.9)ζr(2),則該結構較為均勻。

i =vu /ve

i結構第i層極限剪力係數

vu結構第i層極限剪力

ve罕遇**作用下,按彈性理論分析的第i層結構樓層**剪力

參考文獻

(1)高小旺等,底層框架抗震牆磚房抗震設計計算若干問題的研究,建築科學,2023年。

(2)高小旺等,帶邊框開豎縫鋼筋礆低矮牆的試驗研究,建築科學,2023年。

(3)高小旺等,底層框架抗震牆磚房抗震能力的分析方法,建築科學,2023年。

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