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底框结构

临街的多层商业住宅类建筑,多在底层设置商业用房,上部为四五层的砌体结构,这些建筑的底层因商业用房使用功能要求有较大的空间,采用框架—抗震墙结构,上部为办公、住宅小开间隔墙较多,采用较经济的砖砌体结构,这就形成了底层框架—抗震墙承重,上部砖墙承重的结构体系,简称为底框砖混结构。这类结构形式能较好地满足使用功能的要求,又具有一定的工程造价较低的优势,因此在城市和乡镇的临街建筑被广泛采用。

该结构形式的主要特点:

一、从材料上来看,此种结构底层为混凝土框架—抗震墙结构,上部为砖砌体结构,属上下两种不同材料不同性质的混合式结构。从质量分布上来看属上重下轻的结构,从刚度来看,属上刚下柔结构。

二、底层由于商业店铺开间尺寸不大,横墙相对较多,普遍存在横墙抗侧刚度大,纵墙抗侧刚度相对较小的现象,同时由于商铺临街面几乎无纵墙,内纵墙也较少,只有背街处纵墙较完整地存在,造成纵向刚度中心与质量中心的较大偏移,结构扭转效应增大。

三、上部砖墙抗侧刚度较大,但其抗剪能力过低,延性差,为脆性破坏。二层(或三层)作为两种材料和两种结构体系的过渡层,受力复杂,为相对薄弱层。

针对上述特点,设计底框结构时,应注意如下几点:

一、上下层刚度比的控制

为避免薄弱层的出现,应控制底框砖混结构的上下刚度比,调整过大的刚度比,使竖向刚度尽量均匀,上下刚度比、抗剪抗压承载能力比值,决定了震害是发生在底层的钢筋砼部分还是发生在上部的砖墙部分。相对均匀的刚度、强度比值可使震害分散,破坏程度降低。所以《抗震规范》7.1.8-3、4款规定:“底部一层框架——抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧向刚度的比值,60、70时应≤2.5,80时应≤2.0,且均应≥1.0”,“底部两层框架——抗震墙房屋的纵横两个方向,底层与底部二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,60、70时应≤2.0,80时应≤1.5,且均应≥1.0”。建议过渡层与底部转换层的侧移刚度比值均应控制在1.5左右合理。

二、底层剪力墙的合理布置

底部框架——抗震墙结构布置时应力求在两个主轴方向的动力特性接近,刚度中心与质量中心应减少偏心。在商铺临街面宜尽量布置钢筋砼抗震墙。剪力墙布置应避免形成高宽比小于2的低矮墙,应注意抗震横墙间距大于规范要求。设计时常遇到抗震墙承载力验算不满足,增加抗震墙的数量或厚度,满足了承载力验算的要求,但侧移刚度限值又不满足的问题,解决方法可采取设置结构洞口,即在剪力墙上设置洞口并采用轻质砌块材料填实,将抗震墙刚度降低,在满足承载力验算的要求的同时符合侧移刚度比限值的要求。

三、过渡层的设计

应提高过渡层的抗震承载力和延性,建议内外纵墙的相交处,较长纵横墙中部和小墙垛均设置钢筋砼构造柱,严格控制其抗剪承载能力,如地震剪力与墙段抗剪承载力比<1应按配筋砌体设计。过渡层所有承重墙顶均应设置钢筋砼圈梁。

四、PKPM计算程序提供的两种计算托梁方法——托梁折减系数或按墙梁计算应慎用,因墙梁形成有严格的条件,如施工不满足设计要求或后期人为对过渡层墙体改造,均会改变墙梁的受力状态,形成不安全因素。

底框结构作为一种抗震不利结构,给结构设计带来许多问题,但只要在设计中掌握底框结构特点,处处考虑概念设计,严格执行规范要求,就能化不利为有利,设计出好的底框结构。

底框结构

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