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rc框架剪力墙砌体结构房屋抗震墙设置 下层墙桩结构房屋是指底部为钢筋混凝土结构的墙桩结构，顶部为多层墙桩结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼,底层为商店、餐厅、邮局等大空间房屋,而上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要大空间的一种比较经济的结构形式。抗震墙设置不当将极大地影响这种结构的抗震性能,要使其抗震墙的设置完全满足规范的要求,设计人员在进行结构设计时要对以下几个方面高度重视。 1 砌体抗震墙节点 明确、可靠、简洁的传力路径是提高房屋抗震能力的有效途径。为保证结构荷载有明确、可靠、简洁的传力路径,要求上部墙体与底部框架梁、柱、抗震墙对应,避免上部墙、板荷载多次传递后才能到达框架梁、柱和抗震墙上;同时,要保证一部分抗震墙体沿竖向贯通,某大楼由于抗震墙设置的不连续而导致在一次较轻微的地震中受到严重的破坏。 另外,部分建筑为了保证底部使用面积的完整性,将上部各层的楼梯间墙体不落地,改为从室外楼梯登上一层或二层平台,再进入住宅楼梯间,这样的设计不利于抗震。 GB 50011建筑抗震设计规范规范7.1.8条第1款要求,上部砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙的轴线对齐或基本对齐,即大部分砌体抗震墙由下部的框架主梁或钢筋混凝土抗震墙支承,每单元砌体抗震墙最多有两道可以不落在框架主梁或钢筋混凝土抗震墙上,而由次梁支托(二次转换)。托墙的次梁应按3.4.3条考虑地震作用的计算和内力调整。建议在上部结构减少无法上下对齐的抗震墙数量,改为由次梁支承的非抗震隔墙。 2 在墙体结构发生扭转时的抗扭刚度 设计时要防止底部抗震墙位置偏在一侧,造成底层刚度中心和质量中心存在明显的偏差,以砌体填充墙作为抗震墙为例,说明其危害性。 在底部框架结构的周边沿竖向和水平均匀布置砌体填充墙作为抗震墙能够极大地提高框架结构的抗扭强度和刚度,可以防止结构因扭转振动使构件产生不均匀应力。但是如果增加的填充墙在结构中布置不当,负作用将会更大,将会使结构的扭转反应进一步加大。一个本来均匀规整的框架结构由于加入了填充墙,造成结构的刚度中心偏移,从而使结构在地震作用下发生较大的扭转。 图1a)为底部框架部分因填充墙设置不当而使结构产生不平衡扭转的例子。该房屋由于两面临街,全部为大玻璃窗,背街的两面用砌体填充墙作为抗震墙填实,造成刚度中心严重偏移。图1b)中的框架填充墙结构由于有两道砌体填充墙的加入而使结构的扭转作用大大降低。同时,结构整体的抗扭刚度也得到较大增强。如因建筑的要求不能全布满墙体,则可按图1c)设置两片钢筋混凝土剪力墙,剪力墙的厚度及强度等级可按计算确定。具体的计算方法如下。 当楼层的刚度中心在水平力合力中心作用线上时,扭距为零。这种情况下,建筑物不发生扭转。将坐标原点设在建筑平面的形心上,这样扭距为零,即需满足下式: M=Vyx0-Vxy0=0 (1) 当x0=0,y0=0时,M=0, x0=∑Kyixi∑Kyi=0x0=∑Κyixi∑Κyi=0(2) y0=∑Kxjyj∑Kxj=0y0=∑Κxjyj∑Κxj=0(3) 简化式(2)和(3)得: ∑Kyixi=0 (4) ∑Kxjyj=0 (5) 根据式(4)和(5),很容易确定上面举的例子所需混凝土抗震墙的最优厚度和强度等级。 由于规范没有考虑填充墙的刚度效应,设计人员计算所得的结构刚度中心与实际刚度中心可能会有较大的偏差,因而可能会使结构在地震作用下产生的扭转被忽视了,而导致结构在地震中因扭转而发生破坏。所以,建议在采用砌体填充墙作为这种结构的抗震墙设计时,避免房屋产生大的扭转,此时应考虑填充墙的刚度效应来计算带填充墙结构的扭转效应。 3 砌体填充墙刚度 底部应沿纵横两方向均匀对称布置一定数量的抗震墙,保持两个方向的动力性能接近。 底部框架砖房的底部应设置为框架—抗震墙体系,使底层具有多道抗震防线,其抗震墙是第一道防线,当它吸收相当地震能量而损坏后,框架部分起到第二道防线的作用。在这里,要重点强调底部抗震墙应是双向、对称布置并纵横抗震墙相连。GB 50011-2001建筑抗震设计规范的第7.1.8条对此也做了明确的规定。 但在实际设计中,大多数临街建筑,底部的横向及后部纵向布置了抗侧力较强的框架填充墙,一般能满足要求;而临街一面的纵向往往需敞口做门面用,如果不做处理,则会造成建筑的刚度中心对质量中心的偏心距较大,地震力作用下会对结构产生扭转效应,这是很不利的。 填充墙在房屋某一楼层平面x,y方向墙体分布不当可能使结构在这一层形成柔弱层,该房屋由于两面临街使y方向几乎没有填充墙。尽管该房屋的墙体布置是完全对称的,但该结构在x,y方向的动力特性差距很大,从而使结构在x方向的抗震性能降低,使该楼层形成柔弱层。究其原因,主要是因为增加填充墙以后,结构有很强的抵抗x方