底部局部框架砌体房屋抗震性能研究

罗昌昌

（桂林市房屋安全鉴定管理处 桂林 541000）

底部局部框架砌体房屋抗震性能研究

罗昌昌

（桂林市房屋安全鉴定管理处 桂林 541000）

随着国家经济的快速发展，人们生活水平逐渐提高，对房屋建筑质量有着更高的要求。近年来，地震灾害相对较多，对我国房屋损坏较为严重，对国家和人民造成严重损失。所以，有关人员有必要加强对提升房屋抗震性能的研究，确保房屋建筑质量。底部局部框架砌体对房屋抗震性能有重要影响，应从综合角度进行分析。本文主要对底部局部框架砌体房屋抗震性能进行算例分析，能够有效规避房屋底部局部框架结构发生位移或受应变力影响，可以提升房屋抗震性能。

底部局部框架；砌体房屋；震害；抗震性能

前言：在我国的建筑物建设过程中，由于经济发展水平相对较低，导致大部分房屋建筑的抗震性能较差，为了提高房屋建设的坚固性，在城镇的临街建筑中，采用了在底部框架区加入抗震墙结构，实现了对房屋建筑坚固性的需求。底部框架结构式的建筑形式，符合房屋抗震的需求，主要采用钢筋混凝土的形式，提高了墙体的承重能力，该结构在房屋建筑中的应用，保障了建筑物的施工质量，加强了建筑物的坚固性，提高了建筑物的抗震能力，为人们居住的安全性和房屋的稳定性提供了基础。

1.底部局部框架砌体房屋抗震性能分析

1.1 底部局部框架砌体房屋的震害

在底部局部框架砌体房屋当中，在地震当中所受的震害有很多种，具体来说，低层的框架柱顶柱剪压破坏将会较为严重，完全压碎混凝土，在柱底和柱顶会发生灯笼状的钢筋压屈破坏。在底层砌体承重墙中，剪切破坏将会十分严重，造成砖柱的开裂问题。在建筑上部的砌体结构中，外纵墙窗间墙、上下墙等，会发生X形状的裂缝，山墙、内横墙将会发生斜向或水平方向上的裂缝。在底部局部框架砌体房屋当中，由于砌体材料自身具有脆性的特点，因此，在与底层较为接近的位置，在地震中将会承受更大的水平地震作用力[1]。如果在设计过程当中，底部进行了较为强化的设计，在薄弱层就会转移到建筑上部。因此，在下部强化设计的情况下，如果过渡层上部砌体设计不合理，底层附近的某层将会发生倒塌。

1.2 弹性抗震性能

弹性抗震性能主要通过对比算例设计、周期与振型、位移反应、层间剪力以及框架承担的剪力这五方面来实现这一抗震性能的分析。第一，对比算例设计是基于《抗规》的设计要求下，针对这一房屋的具体使用情况，基于三类不同结构来设计了5个算例并进行了对比分析；第二，在周期与振型上，采用SAP2000软件来实现对算例结构周期的分析，并实现相应模态分析，且表明基于不同结构类型下都呈现出弯曲型；第三，在位移反应上，通过分析表明各不同算例之间，在位移与相应位移角上，都满足了相应弹性阶段下相应设计的要求；第四，在层剪力上，基于反应谱作用下，各个模型层间的层剪力并不存在明显差别；第五，基于框架承担的剪力上，基于反应谱计算下，得出其所承担的水平地震力是基于相应抗震墙数量的变化而发生变化的[2]。

1.3 塑性抗震性能

在塑性抗震性能研究中，本文主要引入相应的的有限元分析软件，如MSC.MARC，在此基础上对底部局部框架的位移情况、应变情况、框架出铰情况以及耗能性能进行分析。其中在位移情况方面，可发现整个底框结构中，变形最大层主要集中在底部框架层方面，且单排柱形式框的位移情况类似于一般砌体房屋。在应变情况方面，通常应力集中部位、结构薄弱部位等易受到地震力的破坏，且在破坏程度上上部砌体层受到的破坏较小，但底部框架层受损情况较为明显。再从框架出铰情况看，根据研究发现，出铰较为严重的部位主要表现在角柱、比边柱等方面[3]。另外，在耗能性能方面，与砌体房屋塑形性能相比，底部框架砌体的性能与其差异较小，充分说明仅需保证设计合理，结构整体塑形性能便可得到提高。

2.算例分析

2.1 算例设计

以常见底部局部框架砌体双排柱布置形式房屋为例，在5层算例模型中，门洞尺寸、墙垛宽和窗洞尺寸均固定，分别为 900mm×2000mm、280mm、2000mm ×1500mm，整个房屋架构均居中布置，按照6度设防，参照《抗规》相关设计标准，构造柱置于房屋四角及纵横墙相交处，按照最低抗压及抗震验算要求设计墙体，算例基本情况：层高为15.5m，墙厚为240mm，其中底层材料为砖MU10/砂浆M10，二层材料为砖MU10/砂浆M7.5，三层以上材料为砖MU10/砂浆M50[4]。

2.2 结构位移

以6度地震为设计标准，在不同地震波输入算例模型布置形式房屋，各层最大位移为USA00012，所得位移计算结果为：顶层最大位移为13.5mm，在砌体高刚度情况下，各层位移均较小，算例层位移曲线呈弯剪型，层间位移角最大值出现在底层，从一层至五层，USA00012输入值分别为3.71、6.18、9.11、11.65、13.65，最大层间位移角分别为1/965、1/1215、1/1025、1/1055、1/1500。从位移分析结果来看，墙体基本上能够满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防要求，按照最低抗压及抗震验算要求设计墙体具有可行性[5]。

2.3 结构应变

在实际的地震环境下，建筑自身的结构应变是考量建筑抗震性能的重要指标，如果建筑能够在一定级别的天然地震波的影响下保持较为完整的结构，就能够保障建筑物内部人员和财产的安全。试验采用USA00012天然波（释放能量等效于6级地震），经过一次持续30s、两次10s的同一强度测试。发现被测建筑纵向砌体墙的窗下位置产生裂缝，而砌体结构较宽的窗间墙破化较轻；建筑物裂缝集中在二、三等位置，而上部楼层的破化较轻；门洞上方的裂缝较为集中，而框架结构基本没有破坏[6]。

测试结果显示局部框架和砌体结构相结合的房屋建筑结构，在6级地震的环境下，能够发挥其塑性和弹性相结合的优势，虽然门窗位置出现不同程度开裂，但是并未达到完全屈服的程度，建筑整体还是保持了较高的完整性。尤其是底部框架结构的存在，有效控制了建筑物的塑性形变，吸收了地震的能量，保护了建筑物的安全。

2.4 基底剪切力

地震能量的释放存在两种形式，一种是纵波一种是横波，其中横波是导致建筑物破坏的主要因素，在地震横波的作用下，建筑物会出现横向的移动，在移动发生的同一时间建筑物顶部的角速度与建筑物底部的角速度存在差异，因为形成了基地的剪切里，这是导致建筑物倒塌的主要因素。测试依然选用USA00012天然波，测试过程中能量释放程“低-高-低”形式，测试过程中发现在 USA00012天然波作用下，基底框架剪力为999.14kN、1296kN、1003.5kN，与地震能量释放基本保持一致，但是变化幅度明显没有USA00012天然波大。

因此可以笔者认为在6级地震环境下，框架承担的基底剪力增长缓慢，通过框架基底建筑的振动频率和振动幅度都得到了削弱，能够满足建筑物在 6级强震下的抗震要求。

结论：综上所述，研究房屋的抗震性能对于提升房屋的安全性至关重要。本文将底部局部框架砌体房屋的抗震性能作为研究的基点，通过算例设计，对底部局部框架砌体房屋的结构位移、结构应变、以及基地剪切力进行了模拟分析，研究结果证明，此种房屋结构的抗震性能良好，能够达到在遇到大型地震时保证房屋不倒塌的目标，具有中等防震水平，能够在地震灾害发生时最大程度的减少损失，保障人们的生命财产安全。

[1]张男. 考虑填充墙的底部框架—抗震墙砌体房屋抗震性能研究[D].东北林业大学,2014.

[2]陈俊. 底部框架—抗震墙房屋的抗震性能及层刚度比的影响规律分析[D].重庆大学,2010.

[3]宋林波. 底部两层框架—抗震墙砌体房屋抗震性能分析与校验[D].重庆大学,2011.

[4]刘立平,李英民,陈俊. 底部框架-抗震墙房屋与多层砌体房屋抗震性能的对比分析[J]. 土木工程学报,2010,S1:42-47.

[5]胡宗臣. 底部框架—抗震墙砌体结构抗震性能研究[D].安徽建筑大学,2014.

[6]刘砚山. 底框砌体房屋抗震性能分析及抗侧刚度比研究[D].郑州大学,2013.

G322

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1007-6344（2016）03-0292-01

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