摘 要：本文结合作者实际工作经验，对抗震墙砌体房屋结构设计中经常出现的问题进行了分析，供大家参考。 关键词：浅析；高层；抗震；结构设计 Abstract: This paper combine with the practical work experience, analyzes recurring problems in seismic structural design of masonry building, for your reference.Key words: analysis; senior; earthquake; structural design
中图分类号：TU7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
底部框架—抗震墙房屋属于竖向不规则结构，在强震下，变形一般集中产生于底部，如设计不合理，房屋容易破坏，甚至倒塌。总体上，对这种结构，我们需持谨慎态度，进行正确计算和合理构造，做到既安全适用，又经济合理。
1 工程实例
新疆某地区，规划新建住宅30栋，结构形式为底部框架—抗震墙砌体房屋。此种结构国外极少采用，我国由于文化传统和商业经营等各种原因，在经济相对落后和欠发达地区，应用仍然较为广泛。鉴于底框结构本身的特点及其在历次地震中的表现，我国现行 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范对其有了更加严格的要求。现就此工程设计中暴露出来的一些问题及应注意的事项进行探讨，希望在以后工程设计中少犯类似错误，确保质量。
2 实际工程设计中的一些情况
2.1 抗震墙基础的设置
根据地勘报告，工程采用锤击沉管灌注桩基础。底部抗震墙大部分落于承台上，也有部分落于承台拉梁上，形成梁抬墙的形式。抗规 7.1.8第5条规定: 底部框架—抗震墙砌体房屋的抗震墙应设置条形基础、筏形基础等整体性好的基础。抗震墙是底框结构的主要抗侧力构件，承担很大的弯矩和剪力，这部分内力必须安全直接传递给可靠的基础。承台拉梁必须有足够的刚度来抵抗墙的转动，而在实际强震中，普通的拉梁很难胜任，应该采用梁下加桩的形式，增强基础整体性，将墙的内力传递给桩，充分保证抗震墙的安全及可靠性。
2.2 上部砌体墙的布置与底部框架不协调建筑工程的抗震性能，依赖于建筑师和结构工程师的良好合作。抗规同样对建筑师起约束作用。建筑师必须熟悉抗震规范，单体设计不能天马行空，违反现行规范的规定。抗规7.1.8第1条规定: 上部的砌体墙体与底部的框架梁或抗震墙，除楼梯间附近的个别墙段外均应对齐。如此规定，符合结构传力简洁、明确的基本原则。此工程建筑师布置上部砌体房屋时，未充分考虑底部框架的位置，上部许多承重墙无法落于底部框架梁和抗震墙上，必须通过次梁转换。而这些承重墙，也未采取任何措施，在实际地震中，可能留下安全隐患。位于转换次梁上的砌体承重墙，可以在过渡层的墙体里加配钢筋，以增强其整体性，提高抗震性能。
2.3 抗震墙的布置
现行 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范(以下简称抗规) 规定: 房屋的底部应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应均匀对称布置。此工程中所有住宅底层均为商店门面，外墙卷闸门，全部纵向抗震墙只能布置在中轴线上，增加了结构的扭转效应，对抗震不利。计算虽然满足规范要求，但抗震墙的布置显然不符合规范“均匀对称”及分散的要求，从概念上讲结构布置不合理。
2.4 上部砌体纵向墙体开洞面积过大
抗规7.1.7第2条第 5小条规定: 同一轴线上墙面洞口的面积，6度，7度时不宜大于墙面总面积的 55%(新疆哈密市为7度区
)。此工程中，整个外纵墙开洞面积过大，难以满足规范要求。客厅一侧尤甚，结构采取增加构造柱和加大构造柱截面尺寸的方式加强，做了很多 500×500 的“L”形和“T”形钢筋混凝土柱，上部圈梁截面尺寸 240×410 和240×500。这样，两道纵向外墙几乎形成两道平面框架。这种迫不得已的加强方式值得商榷，构造柱和圈梁过强会改变砌体结构的受、传力机理，对结构抗震不一定有利，甚至可能有害，在汶川地震中，不乏过强的钢筋混凝土构造柱和圈梁加大砌体结构震害的例证。
2.5 上部砌体结构空间随意变换
建筑专业为满足住户要求，有的住宅为扩大使用空间，上面两层部分承重墙取消，造成竖向抗侧力构件中断。砌体结构基于材料的脆性性质和震害经验，应尽量避免侧向刚度和承载力突变。即便计算指标满足规范要求，但建筑物( 尤其是不规则的砌体结构) 遭遇地震时的动力反应可能不完全等同于计算模拟，这种不确定性使结构人员不能过于依赖计算结果，故抗震设计必须注重“概念设计”。抗规要求建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性，择优选用规则的形体。底框结构竖向本身不规则，上部部分楼层再取消承重墙，会加剧竖向的不规则性，降低建筑物在地震中的可靠性。
2.6 底框结构计算中易犯的错误
计算机在建筑结构工程设计中的使用，减少了结构工程师的工作量，减轻了工作强度，也出现了一些问题。如不了解程序的编制原理和技术条件，对计算结果盲目套用，未经分析判断确认其合理、有效就用于工程设计，易留下安全隐患。本工程采用建研院编制的 PKPM( 2006 年版) 进行计算，发现以下问题值得注意:
2.6.1 抗震墙的输入。底框结构抗震墙墙肢在 PKPM 中的输入有两种方法，一种是形成节点后单独输入墙肢，另一种是输入整段墙后再开洞形成墙肢。底框结构的墙肢一般为高宽比大于2的小墙肢，应该单独输入。部分设计人员为求简单，采用开洞形成，这种输入方法只适用于剪力墙开小洞的计算，对于开洞面积较大的剪力墙并不适用。同理，上部砌体承重墙的输入也应如此，纵向墙体上门、窗洞口开洞面积较大，墙肢应单独输入。如采用直接开洞，上部砌体墙侧向刚度按照小开口墙计算，对侧向刚度比这一控制指标会有影响。
2.6.2 托墙梁抗剪扭不够的问题。上部砌体墙相当部分未落于框架主梁上，只能采用转换次梁，次梁传给框架主梁的内力非常大，节点距离不大的框架主梁段大部分抗剪扭不够，加大主梁截面尺寸，提高混凝土强度等级，梁端加腋等无法解决全部问题。计算时将转换次梁两端改为铰接，才全部通过。实际上，转换次梁不同于一般框架结构的次梁，地震时的受力情况非常复杂，尤其是梁端，不是理想的铰接状态，按铰接计算、配筋不能保证地震时梁的安全。设计时，梁跨中按简支梁计算并配筋，支座钢筋适当加大。也有意见认为现浇楼板实际刚度很大，现有规范在考虑板对梁抗扭刚度的贡献方面，存在不足，建议通过调小梁的扭矩折减系数，实现对主梁电算结果的干预。这些做法和建议是否合适，值得商榷。
2.7 底框结构中托墙梁的构造要求
底部框架的钢筋混凝土托墙梁是非常重要的受力构件，根据有关试验资料和工程经验，抗规7.5.8条对其构造作了明确规定。托墙梁一般为框架梁，虽然和框支梁受力情况不完全相同，但规范要求其支座上部纵向钢筋在柱内的锚固长度应符合钢筋混凝土框支梁的有关要求，这一点在设计文件上应特别注明。托墙梁是底框结构中的关键构件，应尽量避免做成转换次梁。另外，托墙梁上部墙体门洞、墙洞可能很多，抗规要求洞口处和洞口两侧各500mm 且不小于梁高的范围内，箍筋间距不应大于100mm。在实际中，如梁上墙体开洞密集，箍筋加密区的位置和长度难以把握，建议托墙梁全长箍筋加密至不大于 100 mm，以满足规范要求。
参考文献:
［1］ GB 50010-2002，混凝土结构设计规范［S］．
［2］ GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］．
［3］ GB 50003-2001，砌体结构设计规范［S］．
［4］ 陈岱林，金新阳，张志宏． 砌体结构 CAD 原理及疑难问题解答［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2004.