關於複合牆民用住宅的抗震設計結構研究分析論文

關於複合牆民用住宅的抗震設計結構研究分析論文

　　國內尤其是廣大鄉村城鎮地區已建成的底部框架結構中，底層一般採用磚砌體作為抗震牆，抗震規範和砌體規範對此類抗震牆的設計做出了相應規定。針對地震作用下磚砌體牆容易開裂、延性較差的問題和設定混凝土牆帶來的剛度過大等不利影響，提出在房屋底層設定一種新型抗側力構件—一密肋複合抗震牆，形成底部框架—一密肋複合牆上部砌體房屋結構(簡稱底部框架—一複合牆結構)。本文結合課題組前期對密肋複合牆、框架-密肋複合牆的研究成果，對底部框架—一複合牆結構的抗震設計方法、構造措施等方面進行較為系統的介紹，以利於今後對底部框架房屋結構的研究和工程應用。

　　1上部砌體結構

　　密肋複合牆是以截面及配筋較小的鋼筋混凝土為框格，內嵌以各種具有一定強度的輕質砌塊工地現澆或工廠預製而成。密肋複合牆在水平荷載作用下，與隱形外框架共同工作，兩者相互作用，充分發揮各自效能，以密肋複合牆為主要受力構件、與隱形外框架和現澆樓板組成的裝配整體式密肋壁板結構，已在我國部分省市的多層和小高層住宅體系中得到應用。底部框架房屋的設計中，砌體層與底部框架—一抗震牆層剛度比值的控制是決定這類房屋抗震效能優劣的關鍵性因素，其中一個重要的原因在於無論是砌體牆還是混凝土牆，在牆體截面面積固定不變的條件下無法實現剛度的自由調整，造成上下層剛度比值難於控制，而密肋複合牆可以有效解決牆體面積不變時其抗側剛度的調整問題，從而滿足不同條件下結構對抗震牆的.設計需求。

　　2抗震效能研究

　　框架—一密肋複合牆體受力特點。為了研究反覆荷載作用下框架與複合牆協同工作機制、破壞形態和極限剪承載能力，進行了內建“十”字形、“豐”字形、“井”字形等不同框格形式的框架—一複合牆荷載試驗。框架—一複合牆荷載試驗結果表明：①試件破壞形式均是剪下型，內牆板中填充砌塊首先開裂，繼而牆板框格(主要是肋梁)端部形成塑性鉸，最後外框架柱發生壓彎破壞，框架-複合牆體具有明顯的雙重延性受力特點;②內填砌塊與混凝土框格、複合牆板與外框架相互支撐、相互約束，依照各自剛度大小承擔相應荷載，並在荷載作用過程中不斷進行內力重分配與調整，具有良好的協同工作效能;③密肋複合牆板的獨特構造特點，減小甚至避免了砌體牆發生平面外破壞的可能，砌體在破壞階段仍能發揮一定支撐作用;較小的框格有利於控制牆體裂縫分佈，避免形成貫通框架對角的主斜裂縫，同時增加了牆體變形能力，使得後期變形更為平緩;④處於壓彎狀態的肋柱較拉彎狀態的肋梁破壞輕微，在荷載作用的整個過程中均能保持豎向承載力，始終分擔試件所承擔的豎向荷載，表現出良好的抗倒塌能力。

　　3實用抗震設計方法

　　確定框架與複合牆協同工作計算模型和不同階段複合牆剛度折減係數後，即可進行抗震設計。底部框架結構層數一般不會超過8層，剛度沿高度分佈比較均勻，並且以剪下變形為主，因此可採用底部剪力法進行計算。參考一般底部框架-抗震牆磚房結構，給出底部框架—一複合牆結構的主要設計步驟：

　　3.1初步擬定框架、複合牆及上部砌體牆的截面尺寸和材料強度等級，計算出各樓層重力荷載代表值，將其分別集中置於相應的樓蓋水平處。

　　3.2計算結構的層間側移剛度。底層側移剛度按公式(6)計算，若底層同時還有砌體抗震牆或混凝土牆，則可在式(6)上增加相應構件有效側移剛度表示式。初步設計階段，複合牆彈性等效剛度可取0.4~0.6倍的同截面混凝土牆剛度，誤差不大。

　　3.3計算結構的自振週期.底層框架-複合牆結構的基本週期建議採用頂點位移法或瑞雷法，由此兩式計算所得的基本週期值與實測值符合較好。

　　4抗震構造措施

　　底部框架複合牆結構所採取的抗震構造措施除應滿足抗震規範、砌體規範等對多層砌體房屋和底部框架房屋的有關規定外，框格配筋還應滿足下列幾方面的要求:①框格縱筋配筋率與牆板截面積的比值不應小於1.0‰，鋼筋直徑不宜小於16mm，截面配筋數量不少於4根;箍筋直徑不宜小於6mm，間距不大於300，樑柱交接處適當加密;②與複合牆相連的框架柱除承擔自身所分配的地震力外，還與複合牆之間存在較為複雜的受力關係，抗震等級宜提高一級考慮，箍筋沿柱全高加密;③肋梁鋼筋外伸長度在框架柱內符合錨固長度要求，當框架柱兩側均有複合牆時，肋梁縱筋宜連續設定;④肋梁、肋柱與框架之間的砌塊參與結構受力，與框架柱透過26間400mm的拉結筋可靠連線，沿框格全長設定。

　　底部框架—一抗震牆房屋是符合我國現階段國情特點、在城市和鄉鎮中被廣泛應用的一種結構形式，預計在今後相當長一段時期內仍會建造大量的底框砌體住宅建築。