底层框架—抗震墙房屋的抗震墙设计探讨

第３４卷第１０期　・８６・　２　０　０　８年４月　山　西　建　筑　ＳＨ＆ＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥ【　ＬⅡ　Ｅ　Ｖｂ１．３４　Ｎｏ．１０　Ａｐｒ．２００８　文章编号：１００９—６８２５《２００８）１０—００８６—０２　底层框架一抗震墙房屋的抗震墙设计探讨　袁敬东　摘要：结合工程设计中底层抗震墙存在的主要问题，从抗震墙的合理布置、设置数量和构造措施等方面提出了相应的　解决措施和设计要点，以充分发挥抗震墙的抗震性能和作用，从而提高房屋的整体抗震能力。　关键词：抗震墙，侧向刚度比，薄弱楼层，构造措施　中图分类号：ＴＵ３９８．２　文献标识码：Ａ　抗震墙房屋抗震设计中关于抗震　底层框架一＿｝亢震墙房屋是指底层为钢筋混凝土框架一抗震　上述几个方面正是底层框架一—　２００１建筑抗　墙结构，上部为多层砌体的房屋，这种房屋多用于底部为商店，上　墙应高度重视的问题。文中拟结合现行ＧＢ　５００１１层为住宅的建筑Ｉ　。底层抗震墙是底层框架一抗震墙房屋的主　震设计规范，对这些问题予以探讨。　要抗侧力构件，如果设计合理，对于提高此类房屋的整体抗震能　１　底层抗震墙设计中存在的主要问题　力与性能具有重要作用，反之，如设计不当将会导致房屋抗震能　底层框架一抗震墙房屋的底层抗震墙设计中常存在着一些　力的严重下降。例如，抗震墙布置不合理会使底部框剪层因产生　问题：１）抗震墙位置偏于一侧，造成底层刚度中心和质量中心存　扭转效应而破坏；抗震墙设置太少可导致框剪层成为弹性变形和　在明显的偏差，容易因扭转而引起结构的破坏；２）抗震横墙间距　弹塑性变形严重集中的薄弱楼层，相反，如果抗震墙数量过多，薄　不满足规范要求；３）抗震墙墙肢的长度差别较大，部分墙肢的长　弱层则会转移到上部砖砌体层；在构造方面，如抗震墙墙板厚度　过小或配筋率不够等都将在一定程度上削弱抗震墙的抗震能力。　度超过８　ｍ，造成该墙肢受力过于集中，不符合设置多道抗震防线　４在混凝土工程测强应用中存在的问题与发展趋势　４．１　建立单独基于超声法检测混凝土强度的关系曲线　利用超声波法检测混凝土强度一直以来存在较大争议，但这　将计算机层析成像（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，简称ＣＴ）技术应用　于混凝土超声法检测，即为混凝土超声波层析成像检测方法。利　用超声波ＣＴ技术可以获得整个测区混凝土质量分布情况的直观　并不能代表超声波不能应用于混凝土强度的检测，如超声波检测　在我国云南漫湾的应用就取得了良好的经济效率Ｉ５　。目前关于　超声波检测混凝土强度在国内已展开相应研究Ｉ６　Ｊ并取得了一定　图像。与常规声波检测相比，对混凝土内部缺陷的判断可做到定　量化。超声波ＣＴ将是超声波检测技术在混凝土无损检测领域的　又一发展方向。　成果，但由于影响超声检测的诸多因素，单独用超声波检测混凝　土强度的方法还未正式形成规程，目前已建立的测强曲线规范大　参考文献：　［１］程朝霞，徐银芳，王毅翔．超声波法检测混凝土强度的发展　［Ｊ］．华中科技大学学报（城市科学版），２００３，２０（４）：９５—９８．　［２］吴新璇．混凝土无损检测技术手册［Ｍ］．北京：人民交通出版　社．２００３、１．　多是基于超声——回弹综合法【　。建立单独基于超声法检测混　凝土强度的规范还有待进一步的研究。　４．２将超声法检测混凝土强度与混凝土缺陷结合　目前超声法检测已应用于混凝土工程的各个方面，主要有混　凝土测强、混凝土裂缝深度检测、不密实区空洞检测、混凝土结合　［３］虎振宏．利用超声波检测混凝土强度的研究［Ｊ］．平顶山师专　学报，２００２．１７（５）：５９—６０．　［４］陈华艳．超声波检测在钢纤维混凝土中的应用［Ｄ］．武汉：华中　科技大学硕士学位论文，２００５，　面质量检测、表面损伤层检测、灌注桩混凝土缺陷检测、钢管混凝　土缺陷检测。检测中对混凝土测强与测缺陷是各自独立，分开进　行的，这样不仅给检测工作增加了工作量，而且阻碍了超声法检　测技术在混凝土工程中的广泛应用。超声法测强与超声法测缺　［５］王国滢，超声波检测技术在漫湾的应用［Ｊ］．云南水电技术，　１９９６（１）：４１—４４．　陷二者紧密结合起来，将成为超声法检测技术在混凝土Ｔ程中应　用的一个热点问题。　［６］陈华艳．不同龄期钢纤维混凝土超声测强的试验研究［Ｊ］．建　筑技术，２００７（１）：５８—６０．　４．３超声成像检测技术　超声成像有直观易懂、检测精度高的特点，随着机械扫描成　像技术的成熟，近几年我国超声成像检测技术有了飞速的发展。　［７］Ｃ　Ｘ　０２：２００５，超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程［Ｓ］．　［８］李金星，杨建超，唐德高．超声波声学参数对混凝土缺陷敏感　性试验分析［Ｊ］．山西建筑，２００６，３２（２１）：７１—７２．　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ＺＨＡＮＧ　Ｈａｉ－ｐｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｔｅｓｔｉｇ　ｆｏｒ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｉｎｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｓｐｒｅａｄｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ—　ｏｎｉｓｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｄ　ｏｕｔ．Ａｔ　ｌｅａｓｔ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｔｅｓｔｉｇ　ｉｎｓ　ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｘ）ｎｃｒｅｔｅ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｔｅｓｔｉｎｇ　收稿日期￣２００７—１２—０５　作者简介：袁敬东（１９７１），男，工程师，国家…级注册结构工程师，广东省中山市建筑设计院有限公司，广东中山５２８４０３　维普资讯 http://www.cqvip.com

荤　膂　袁敬东：底层框架一抗震墙房屋的抗震墙设计探讨　・８７・　的概念设计要求＿４　；４）底层钢筋混凝土抗震墙设置数量不当，使过　基础上，给出了不同设防烈度下过渡层与底层侧向刚度比的限　渡层与底层侧向刚度比不满足规范要求，形成明显的薄弱楼层。　值，６度，７度区时不应大于２．５，８度区不应大于２．０，且均不应小　２底层抗震墙的布置　于１．０，宜控制在１．２－－２．０之间＿７］。该规定为抗震墙设置的数量　　１）针对以上１）的问题，底部抗震墙宜沿纵横两个方向均匀对　提供了依据。因此，合理地设置钢筋混凝土抗震墙数量，对于提高此类房　称布置，尽量使纵横抗震墙相连，如将钢筋混凝土抗震墙做成　３］指出，底层框架—抗　Ｌ型，Ｔ型或Ⅱ型等，以增强结构抗扭能力；宜在房屋的尽端、楼电　屋的整体抗震能力具有重要意义。文献［砌体过渡　梯间两侧及平面刚度有变化的转角附近布置一定数量的抗震墙　震墙房屋底层抗震墙的设置数量由抗震横墙最大间距、并尽量避免在这些墙体上开洞，以加强建筑物各大转角的抗震能　层与底层的侧向刚度比限值及框剪层的弹塑性位移等限值来控　并提出了抗震墙数量可采用两重或三重约束的简化方法确　力；另外，抗震墙宜布置于上层砖房设有砖抗震墙轴线处，且最好　制，　布置在外围或靠近外墙处，以获得最大的抗扭刚度。应避免布置　定。关于抗震墙数量的具体讨论可参考文献［８］。抗震墙于一端或一侧，以免造成地震扭转破坏。２）针对以上２）的　４抗震墙构造措施　问题，为保证底层的空间刚度和协调变形，ＧＢ　５００１１—２００１建筑抗　１）抗震墙周边应设置梁（或暗梁）和边框柱（或框架柱）组成　震设计规范对抗震横墙最大间距做了明确规定，即在设防烈度为　的边框，并现场浇筑，混凝土强度等级不应低于Ｃ３０；边框梁的截　７度，８度，９度时分别取２１　ｍ，１８　ｍ和１５　ｍ。３）针对以上３）的问　面宽度不宜小于墙板厚度的１．５倍，截面高度不宜小于墙板厚度　题，底层抗震墙高度往往小于长度，其高宽比往往小于１．Ｏ，属低　的２．５倍；边框柱的截面高度不宜小于墙板厚度的２倍。２）抗震　矮抗震墙，以受剪为主，由剪力引起的斜裂缝控制其受力性能，其　墙墙板的厚度不宜小于１６０　ＩＴａＴＩ，且不应小于墙板净高的１／２０；底　破坏形态为剪切破坏。如果抗震墙墙肢较长，则很容易出现局部　层框剪砌体房屋的底层抗震墙宜开设洞口形成若干墙段，各墙段　刚度过大、受力集中等现象。因此，规范规定：抗震墙周边应设置　的高宽比不宜小于２（通常按２中３）所述，取１．５左右）。３）抗震　梁（或暗梁）和边框柱（或框架柱）组成的边框，较长的抗震墙可设　墙的竖向和横向分布钢筋配筋率均不应小于０．２５％，钢筋直径均　竖缝处理，以提高底层的变形和耗能能力。文献［５］进行了带边　不应小于８　ＩＴａＴＩ，并应采用双排布置；双排分布钢筋间拉筋的间距　框开竖缝钢筋混凝土低矮墙的试验研究，指出：采用带边框开竖　不应大于６００　ＩＴａＴＩ，直径不应小于６　ＩＴａＴＩ。４）抗震墙的约束边缘构　缝钢筋混凝土墙，其弹性刚度较大，后期刚度较稳定，达到最大荷　件和构造边缘构件应按抗震规范抗震墙结构关于相关部位的规　　载后，其承载力没有明显降低，而变形能力和耗能能力有较大提　定设置。高，竖缝两侧由暗柱和边框梁组成，钢筋混凝土墙的高宽比宜为　５结语　１．５左右。即在一道低矮抗震墙中可仅开一道竖缝。４）在地震作　底层框架一抗震墙房屋抗震设计中应高度重视底层抗震墙　用下，抗震墙作为主要抗侧力构件是第一道防线，当抗震墙遭受　的设计，应从抗震墙的合理布置、设置数量和构造措施等方面加　定的破坏，吸收相当的地震能量后，其刚度降低或部分退出工　以控制，既要注重抗震计算，又要强调概念设计，充分发挥抗震墙　作。此时，框架部分作为第二道防线开始作用。由此可见，底部　的抗震性能和作用，以使房屋具备良好的整体抗震能力。　框架层通过合理地设置钢筋混凝土抗震墙还可以达到设置多道　参考文献：　一抗震防线的目的，很大程度上提高了结构体系的抗震性能。　［１］ＧＢ　５００１１—２００１，建筑抗震墙设计规范［Ｓ］．　［２】郭继武．建筑抗震设计［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，　２００２，１６—１７．　３底层抗震墙的设置数量　在地震作用下，如果底层框架一抗震墙房屋的弹性层间位移　高房屋的抗震能力。对于这类房屋，一般平、立面对称布置，各楼　反应均匀，且在强烈地震作用下的弹塑性变形集中较小，就能提　［３］郑山锁．底部框剪砌体房屋抗震分析与设计［Ｍ］．北京：中国　建材工业出版社。２００２．２１—２２．　层质量分布基本均匀，故结构的弹性和弹塑性层间位移反应是否　［４］李建宁．底部框架一抗震墙结构设计要点和常见问题［Ｊ］．江　均匀，主要取决于结构层间侧向刚度沿楼层高度的分布＿６Ｊ。　苏建筑，２００２（２）：１９—２０．　大量的试验和分析结果表明，由于底层钢筋混凝土框架的侧　［５］高小旺．带边框开竖缝钢筋混凝土低矮墙的试验研究［Ｊ］．建　向刚度相对比较小，底部框剪层的侧向刚度主要由抗震墙的多少　筑科学，１９９５（４）：３３．３４．　来决定。也就是说，过渡层与底层的侧向刚度比主要取决于底层　［６］高小旺．底层框架抗震墙砖房竖向均匀性探讨［Ｊ］．建筑结构，　抗震墙数量的多少，如抗震墙设置数量过少，致使过渡层与底层　力墙设置数量过多，使过渡层与底层的刚度比小于１．０，则造成薄　１９９８（４）：３６—３７．　２００２（６）：８－９．　的侧向刚度比过大，则底层成为明显的薄弱楼层；相反，如底部剪　［７］郑山锁．底部框架一抗震墙砖房的抗震设计［Ｊ］．工业建筑，　郑山锁．底部框架一抗震墙砖房框剪层抗震墙数量的合理确　弱层的向上转移到砌体层。可见，薄弱楼层位置是相对而言的。　［８］由于砖砌体层的变形耗散能力和延性性能远比框剪层差，这不仅　定［Ｊ］．工业建筑，２００１（５）：２８—２９．　使抗震设计不够经济，而且在罕遇地震作用下砖砌体层将会产生　［９］张志强．底层框架一抗震墙结构的抗震墙布置探讨［Ｊ］．山西　很严重的破坏集中现象。因此，上述两种情况设计中都应该避免　出现。ＧＢ　５００１１—２００１建筑抗震设计规范在总结历次震害经验的　建筑，２００７，３３（８）：７９—８０．　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｎｔｉ・－ｑｕａｋｅ　ｗａｌｌ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ｆｒａｍｅ・－ｎｔｉ・ａ－ｑｕａｋｅ　ｗａｌｌ　ｈｏｕｓｅ　ＹＵＡＮ　Ｊｉｎｇ－ｄｏｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｉｅｃｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ａｎｔｉ—ｑｕａｋｅ　ｗａｌｌ，ｉｔ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｓｔｅｐｓ　ｎｄ　ａｄ￣ｉｇｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｌａｙｏｕｔ，ｓｅｔｔｉｎｇ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｅｐｓ，ｔｏ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｔｈｅ　ａｎｔｉ—ｑｕａｋｅ　ｆｉｍｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｔｉ－ｑｕａｋｅ　ｗａｌｌ　ｆｕｌｌｙ　ｎｄ　ｉａｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ａｎｔｉ—ｑｕａｋｅ　ｆｉｍｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｏｕｓｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉ－ｑｕａｋｅ　ｗａｌｌ，ｌａｔｅｒａｌ　ｒｉｇｉｄ　ｒａｔｉｏ，ｗｅａｋ　ｆｌｏｏｒ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｅｐ　．