底部框架—抗震墙房屋抗震概念设计

底部框架—抗震墙房屋抗震概念设计底部框架-抗震墙房屋是具有底部一层或二层大空间，上部为小开间的普通砌体房屋。他与纯框架结构房屋相比，具有节约造价、缩短工期、方便施工等特点。因此在我国中小城镇的临街建筑中普遍采用。由于底部框架-抗震墙房屋是由上、下两部分抗震性能差异较大的不同结构和材料组成，底部和上部刚度突变，上、下两种结构变形不协调，底部框架-抗震墙的破坏为延性破坏，上部砌体部分为脆性破坏，底部地震剪力由过渡层楼盖传递，对抗震明显不利。因此在抗震设防地区设计底部框架-抗震墙房屋时，抗震概念设计更显得尤为重要。底部框架—抗震墙房屋的抗震概念设计一般来说包括以下几个方面的内容。
1、方案布置
方案布置中其抗震概念设计的主要内容就是抗震墙的布置和数量。《建筑抗震设计规范》第7.1.8条规定上部砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐；房屋的底部应在纵横两个方向设置一定数量的抗震墙，并应均匀对称布置或基本均匀对称布置。抗震墙的布置是底部框架—抗震墙房屋设计的重点，抗震墙的布置除了要满足一定的数量和间距外，还应考虑结构在水平地震作用下的抗扭转能力，使房屋底部纵向和横向的刚度中心尽可能与整个房屋的质量中心相重合，减少扭转。抗震墙的数量主要与层间侧向刚度比和抗震墙的间距有关，侧向刚度比不仅对地震作用下的层间弹性位移有影响，而且对层间极限剪力系数分布薄弱楼层的弹性变形有重要影响。因此《建筑抗震设计规范》第7.1.8条同时对底部框架—抗震墙房屋纵横两个方向底层或底部二层与二层或三层的侧向刚度之比作了规定。对于7°抗震设防地区，规定其侧向刚度比不应大于2.5或2.0且均不应小于1.0。方案布置中另一个主要内容是房屋总层数和高度的限制规定，根据震害调查，底部框架—抗震墙房屋是一种对抗震很不利的混合结构体系，震害非常明显。故《建筑抗震设计规范》第7.1.2条规定7°设防地区底部框架—抗震墙房屋总高度不得超过22米，总层数不得超过7层。
2、结构的抗震计算
底部框架—抗震墙房屋的抗震计算可采用底部剪力法。由于底部框架—抗震墙房屋的底部相对薄弱，因此应考虑弹塑性变形集中的影响。对于底层和底部二层框架—抗震墙房屋，《建筑抗震设计规范》第7.2.4条规定，底层和第二层的纵向和横向地震剪力均应乘以增大系数。同时规定底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担，并按各抗震墙的侧向刚度比例分配，即考虑在地震过程中抗震墙为结构体系的第一道防线，框架为第二道防线。
3、抗震构造措施
抗震构造措施是结构抗震措施中很重要的一个部分。在中等地震作用下，允许部分结构构件屈服进入弹塑性、大震作用下，结构不能倒塌。因此，抗震结构的构件需要延性，抗震的结构应设计成延性结构，而延性要求是通过抗震等级体现，通过构造措施来实现构件的延性性能的。由于底部框架—抗震墙房屋对抗震很不利，因此为了保证并加强其延性的要求，《建筑抗震设计规范》第7.1.10条规定，其框架和抗震墙抗震等级均采用二级。底部框架—抗震墙房屋的抗震构造措施还包括以下几个方面的重要内容：
3.1 托墙梁：托墙梁是底部框架—抗震墙房屋的底部与上部的转换构件。因此《建筑抗震设计规范》第7.5.4条对底部框架—抗震墙房屋的托墙梁的截面尺寸、箍筋的直径、间距及加密区范围都有明确的规定。由于底部框架—抗震墙房屋的托墙梁与一般的抗震结构房屋框架梁有一定的差异，突出的特点是截面应力分布的中和轴上移。因此规范规定托墙梁应沿梁截面高度设置2Φ14＠200的腰筋，同时还规定托墙梁的主筋和腰筋应按受拉钢筋的要求锚入柱内，且支座上部的纵向钢筋在柱内的锚固长度应符合钢筋砼框支梁的有关要求。
3.2 过渡层楼盖：底部框架—抗震墙房屋过渡层的楼盖是房屋的重要部位，也起着底部地震剪力的传递、各抗侧力构件间的分配、房屋倾覆力矩在底部的分配、各层砌体结构与底部框架—抗震墙结构的过渡等重要作用。因此《建筑抗震设计规范》第7.5.3条规定：过渡层板厚不应小于120mm，对过渡层楼板开洞也作了规定。
3.3 底部的钢筋砼抗震墙：底部框架—抗震墙房屋的底部抗震墙墙板厚度，边框柱、边框梁的截面尺寸及抗震墙的水平和竖向分布钢筋等，《建筑抗震设计规范》上都有明确规定，结构设计时应遵守规范规定。
3.4 上部砌体结构：由于底部框架—抗震墙与上部砌体为两种不同的结构体系，两种不同的材料，其抗震性能和变形能力均相差较大。为保证上部结构的强度，提高砌体结构的延性同样重要。因此《建筑抗震设计规范》第7.5.1条规定底部框架—抗震墙房屋的上部砌体应设置构造柱，在过渡层尚应在底部框架柱对应位置设置构造柱。
底部框架—抗震墙房屋是一种不同结构体系的混合结构，受力情况非常复杂，对抗震很不利，其抗震概念设计是整个结构设计的重要内容。因此结构设计人员在设计底部框架—抗震墙房屋时，应重视概念设计，并逐步提高概念设计的知识和能力，设计出高质量、高水平的产品