關(guān)于復合墻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，底層一般采用磚砌體作為抗震墻，抗震規范和砌體規范對此類(lèi)抗震墻的設計做出了相應規定。針對地震作用下磚砌體墻容易開(kāi)裂、延性較差的問(wèn)題和設置混凝土墻帶來(lái)的剛度過(guò)大等不利影響，提出在房屋底層設置一種新型抗側力構件—一密肋復合抗震墻，形成底部框架—一密肋復合墻上部砌體房屋結構(簡(jiǎn)稱(chēng)底部框架—一復合墻結構)。本文結合課題組前期對密肋復合墻、框架-密肋復合墻的研究成果，對底部框架—一復合墻結構的抗震設計方法、構造措施等方面進(jìn)行較為系統的介紹，以利于今后對底部框架房屋結構的研究和工程應用。
1上部砌體結構
密肋復合墻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(zhì)砌塊工地現澆或工廠(chǎng)預制而成。密肋復合墻在水平荷載作用下，與隱形外框架共同工作，兩者相互作用，充分發(fā)揮各自性能，以密肋復合墻為主要受力構件、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—一抗震墻層剛度比值的控制是決定這類(lèi)房屋抗震性能優(yōu)劣的關(guān)鍵性因素，其中一個(gè)重要的原因在于無(wú)論是砌體墻還是混凝土墻，在墻體截面面積固定不變的條件下無(wú)法實(shí)現剛度的自由調整，造成上下層剛度比值難于控制，而密肋復合墻可以有效解決墻體面積不變時(shí)其抗側剛度的調整問(wèn)題，從而滿(mǎn)足不同條件下結構對抗震墻的.設計需求。
2抗震性能研究
框架—一密肋復合墻體受力特點(diǎn)。為了研究反復荷載作用下框架與復合墻協(xié)同工作機制、破壞形態(tài)和極限剪承載能力，進(jìn)行了內置“十”字形、“豐”字形、“井”字形等不同框格形式的框架—一復合墻荷載試驗�？蚣堋粡秃蠅奢d試驗結果表明：①試件破壞形式均是剪切型，內墻板中填充砌塊首先開(kāi)裂，繼而墻板框格(主要是肋梁)端部形成塑性鉸，最后外框架柱發(fā)生壓彎破壞，框架-復合墻體具有明顯的雙重延性受力特點(diǎn);②內填砌塊與混凝土框格、復合墻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，并在荷載作用過(guò)程中不斷進(jìn)行內力重分配與調整，具有良好的協(xié)同工作性能;③密肋復合墻板的獨特構造特點(diǎn)，減小甚至避免了砌體墻發(fā)生平面外破壞的可能，砌體在破壞階段仍能發(fā)揮一定支撐作用;較小的框格有利于控制墻體裂縫分布，避免形成貫通框架對角的主斜裂縫，同時(shí)增加了墻體變形能力，使得后期變形更為平緩;④處于壓彎狀態(tài)的肋柱較拉彎狀態(tài)的肋梁破壞輕微，在荷載作用的整個(gè)過(guò)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(shí)用抗震設計方法
確定框架與復合墻協(xié)同工作計算模型和不同階段復合墻剛度折減系數后，即可進(jìn)行抗震設計。底部框架結構層數一般不會(huì )超過(guò)8層，剛度沿高度分布比較均勻，并且以剪切變形為主，因此可采用底部剪力法進(jìn)行計算。參考一般底部框架-抗震墻磚房結構，給出底部框架—一復合墻結構的主要設計步驟：
3.1初步擬定框架、復合墻及上部砌體墻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，將其分別集中置于相應的樓蓋水平處。
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(shí)還有砌體抗震墻或混凝土墻，則可在式(6)上增加相應構件有效側移剛度表達式。初步設計階段，復合墻彈性等效剛度可取0.4~0.6倍的同截面混凝土墻剛度，誤差不大。
3.3計算結構的自振周期.底層框架-復合墻結構的基本周期建議采用頂點(diǎn)位移法或瑞雷法，由此兩式計算所得的基本周期值與實(shí)測值符合較好。
4抗震構造措施
底部框架復合墻結構所采取的抗震構造措施除應滿(mǎn)足抗震規范、砌體規范等對多層砌體房屋和底部框架房屋的有關(guān)規定外，框格配筋還應滿(mǎn)足下列幾方面的要求:①框格縱筋配筋率與墻板截面積的比值不應小于1.0‰，鋼筋直徑不宜小于16mm，截面配筋數量不少于4根;箍筋直徑不宜小于6mm，間距不大于300，梁柱交接處適當加密;②與復合墻相連的框架柱除承擔自身所分配的地震力外，還與復合墻之間存在較為復雜的受力關(guān)系，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(cháng)度在框架柱內符合錨固長(cháng)度要求，當框架柱兩側均有復合墻時(shí)，肋梁縱筋宜連續設置;④肋梁、肋柱與框架之間的砌塊參與結構受力，與框架柱通過(guò)26間400mm的拉結筋可靠連接，沿框格全長(cháng)設置。
底部框架—一抗震墻房屋是符合我國現階段國情特點(diǎn)、在城市和鄉鎮中被廣泛應用的一種結構形式，預計在今后相當長(cháng)一段時(shí)期內仍會(huì )建造大量的底框砌體住宅建筑。
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