第２２卷第１期
２０１４年２月
院學報（自然科學版）安徽建築工業學
ｆｅｂ．２０１４
底部框架砌體結構抗震及加固措施的研究
胡宗臣，張紅亞
（安徽建築大學土木２１２程學院，安徽合肥
２３００２２）
摘要：我國某些城鎮地區，底部框架砌體結構仍然大量存在。這類結構大多呈現出一種「下柔上剛」、「頭重典型底部框架砌體結構進行分析，研究其在**作用下的抗震變形。
根據計算結果，對該結構採取兩種加
腳輕」的結構特性。這種弱底層結構，在**作用下抗震效能往往表現很差。本文採用有限元分析軟體，對
一固方式。通過比較得出，在結構底部增加抗震牆的加固效果要優於增加框架梁截面高度，且使得樓層位移減小更加明顯。
關鍵詞：底部框架砌體結構；抗震變形；多遇**；有限元分析．力口固措施中圖分類號：ｔｕ３５２
文獻標識碼：ａ
文章編號
０ 引口
結構。底部框架砌體結構大都建造於早期，由
於年久失修加上本身抗震效能比較差，因此這類結構在**作用下破壞相當嚴重。近年來，
特別是汶川**發生以後，我國對某些地區的抗震設防烈度做出了相應的調整，那麼已建的
我國是乙個多發**國家，特別是在近年
來發生的汶川、雅安**等，**給人們帶來了
巨大的財產損失和人員**［卜 。根據震害統
計：底部框架砌體結構是一類受損最為嚴重的底部框架砌體結構抗震設防烈度將不再符合現
收稿日期
**專案：安徽省教育廳自然科學**重點專案作者簡介：胡宗臣（１９８５～），男，碩士研究生，主要研究方向為混凝土結構理論及應用。
第１期胡宗臣，等：底部框架砌體結構抗震及加固措施的研究
１１有的規範要求，因此對該類結構進行抗震加固研究是很有必要的［３］。
１底部框架砌體結構破壞特性
底部框架砌體結構是由鋼筋混凝土和砌塊兩
種不同材料組成的復合結構［４］。這類結構由於上
部砌體整體抗側移剛度較大，而下部框架整體抗
側移剛度較小，因此呈現出「頭重腳輕」、「上剛下
柔」的鴨腿式特性。同時該結構由於上下剛度相差很大表現出豎向不規則特性，因此這類結構在
**作用下上部砌體和下部框架的受力以及產生的位移往往相差很大，將不再符合設計規範限值［５］。除此之外，這類結構由於剛心和質心嚴重不重合，使得底部產生較大的側移變形，底部柔性
框架易於遭受扭曲破壞［６］。綜上所述，在底部框架砌體結構中，底部框架是其相對薄弱環節，且在
**作用下極易受到破壞。
２工程例項和建模分析
２．１建築結構概況
本文選擇某五層底部框架砌體結構房屋，
底部一層為門面商鋪，二～五層為住宅。該建築抗震設防類別丙類，抗震設防烈度７度，設計**分組為第一組，建築場地類別為ⅱ類。底
部一層框架結構層高４．２ｍ，二～五層層高３ｍ，室內外高差０．３ｍ，屋面女兒牆０．５ｍ，建築物總高１６．５ｍ。底部框架柱和框架梁混凝土強度等級取ｃ３０，上部砌體結構圈樑和構造柱混凝土強度等級為ｃ２０、樓板為ｃ３０。材料：
二～五層砌體選用ｍｕｉｏ砂漿選用ｍ５混合砂漿，鋼筋選
用ｈｒｂ３３５級。底部框架柱截面取４００ｒａｍｘ
４００ｍｍ，框架梁截面取所有構造
柱取圈樑
過渡層樓板取１２０ｍｍ，其餘樓板為ｌｏｏｍｍ厚，
砌體牆體厚１９０ｍｍ，窗洞尺寸１２００ｒａｍ×
１５００ｍｍ，門洞尺寸根據
規範 ：恆載標準值樓蓋取包括結
構層、找平層、面磚等），屋蓋取包
括結構層，找平層，找坡層，屋面防水層，隔熱層等）。活荷載標準值樓蓋取屋蓋
０．５ｋｍ／ｍ２（屋面為不上人屋面）。建築平面及
立面圖如圖１，材料物理引數如表１。
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（ａ）一層建築平面圖
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（ｃ）建築正立面圖
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（ｄ）建築側立面圖
圖１建築平面及立面圖
１２安徽建築工業學院學報（自然科學版）
第２２卷
表１材料物理參數列
２．２建立模型
本文採用有限元軟體建立三維
整體模型。在建立模型當中，框架梁、框架柱採用
空間梁單元模擬，樓板和砌體牆體採用殼單元模擬［９］。為了滿足計算精度要求，單元劃分應盡量
合理，同時要注意不同單元在公共節點的連線，框架柱與基礎連線採用固結，樑和柱採用剛接。整體模型見圖２。
圖２ ｓａｐ２０００模型圖
２．３原有結構分析
原有建築在抗震設防烈度為７度多遇**作
用下，基本**加速度取ａ一０．１５ｇ，特徵週期—ｏ．３５ｓ，該建築ｚ方向和ｙ方向樓層最大位移、最大層間位移、最大層間位移角見表２和表３。
表２原有結構ｚ方向**變形
樓層號一層
二層三層
四層五層
層最大位移
最大層間位移最大層間位移角
表３原有結構ｙ方向**變形
樓層號一層
二層三層
四層五層
層最大位移（ｍ）
最大層間位移
最大層間位移角
根據最新抗震規範 ］，房屋結構在多遇**
作用下的抗震變形驗算，其樓層最大彈性層間位
移應符合下式要求：
ａｕ ≤ｅ０ｅ￣ｈ
（１）式（１）中：ａｕ 為多遇**作用下標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移；０ｅ為彈性層間位移角限制；ｈ為計算樓層層高。
該結構彈性層間位移角限值取１／１０００，層間
位移最大限值為４．ｇｒａｍ。從表２、表３可以看出：結構層間位移最大值均發生在第一層，方向最大層間位移為１０．７ｒａｍ，ｙ方向最大層間位移為１０．９ｍｍ，均大於４．２ｒａｍ不滿足規範要求；結構最大層間位移角也發生在結構的最底層，方向為０．００２５６，方向為０．００２６０，均大於０．００１也
不滿足規範。
２．４原有結構存在的缺陷
根據最新規範［１。。：原有結構在縱橫兩個方向
均無考慮抗震牆，樓層上部砌體剛度較大，下部框
架剛度較小，整個樓層在豎向方向剛度不均勻，表現豎向不規則特性。這類結構在**作用下底部產生的位移較大，從而不滿足規範要求，因此應對底部框架部分採取加固處理。
３加固及分析
３．１加固布置
方案一：對原有結構框架梁截面的高度增
大１００ｍｍ。
方案二：對原有結構縱橫方向增加１９０ｒａｍ厚鋼筋｝昆凝土抗震牆。
兩種方案結構布置見圖３。
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第１期胡宗臣，等：底部框架砌體結構抗震及加固措施的研究
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（ｂ）方案二
圖３各加固方案結構布置圖
３．２加固處理後結構抗震分析
原有建築經過兩種不同加固方案處理後，
方向和ｙ方向的**變形分別見表４、表５、表６
和表７。樓層最大位移對比見圖４，層間位移對比
見圖５。
表４方案一ｚ方向**變形
表５方案一ｙ方向**變形
表６方案二ｚ方向**變形
表７方案二ｙ方向**變形
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ｘ方向最大位移圖
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２４樓屢數ｖ方向最大位移圖
圖４層最大位移對比＾＝＇
。樓屢數
ｘ方向層聞位移圖名漳０
蹬２樓屢數ｔｙ方向層間位移圖
圖５層間位移對比
１４安徽建築工業學院學報（自然科學版）
第２２卷
從圖４可以看出，隨著樓層層數的增加ｚ方向和ｙ方向層最大位移都增大，其中方案一ｚ方向樓層位移減小了３４ ，ｙ方向樓層位移減小了３１，方案二．ｚ方向樓層位移減小了８６ ，ｙ方向樓層位移減小了８５ 。通過分析可知：通過增
加梁的截面高度和增設混凝土抗震牆均能減小樓
層位移，其中通過增設抗震牆樓層位移減小的幅
度更大。從圖５可以看出隨著樓層層數的增加樓層ｚ方向和ｙ方向層間位移均減小，其中方案一底部樓層層間位移ｚ方向和ｙ方向分別減小了
４４ 、４３ ，方案二底部樓層層間位移ｚ方向和ｙ方向分別減小了９５、９４ 。原方案和方案一結構底部層間位移較大，方案二結構底部層間位移較小且各樓層層問位移相差不大，變化均勻。方案一樓層ｚ方向和方向層間位移最大值分別
為樓層ｚ方向和ｙ方向層間位移角最大值分別為方案二
樓層ｚ方向和ｙ方向層間位移最大值分別為
樓層ｚ方向和方向層間位
移角最大值分別為根據規
範 ：該結構樓層層間位移最大限值為４．
２ｒａｍ，層間位移角最大值為１／１０００。所以，方案
一不滿足規範要求，方案二各項指標均滿足規
範要求。
４結束語
本文應用ｓａｐ２０００對原結構、方案
一、方案
二的建模分析，通過比較樓層位移和層間位移可
以對底部框架砌體結構加固得出以下結論：
（１）通過增加框架梁的截面高度和在底部設
置抗震牆均能提高底部框架的抗側移剛度，從而
減小樓層位移。
（２）通過增加抗震牆要比增加框架梁截面高
度在位移方面減小的幅度更大。
（３）底部框架砌體結構房屋，底部框架部分
是其薄弱層，通過增加梁截面高度來提高樓層抗側移剛度，樓層位移減小不明顯，且在豎向方向仍
為不規則。增設抗震牆效果最佳，且能夠使結構沿著豎向方向剛度均勻變化。參考文獻
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