鄧紅翔

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司熱電分院，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

1 概述

長(zhǎng)沙市某安置小區(qū)，規(guī)劃新建住宅28棟，結(jié)構(gòu)形式為底部框架—抗震墻砌體房屋。根據(jù)臺(tái)灣集集地震和近年發(fā)生在大陸的汶川地震、青海玉樹(shù)地震等震害調(diào)查表明，底框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，在地震中容易受損，抗震性能不高。此種結(jié)構(gòu)國(guó)外極少采用，我國(guó)由于文化傳統(tǒng)和商業(yè)經(jīng)營(yíng)等各種原因，在經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后和欠發(fā)達(dá)地區(qū)，應(yīng)用仍然較為廣泛。鑒于底框結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)及其在歷次地震中的表現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)行GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)其有了更加嚴(yán)格的要求?，F(xiàn)就此工程設(shè)計(jì)中暴露出來(lái)的一些問(wèn)題及應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行探討，希望在以后工程設(shè)計(jì)中少犯類(lèi)似錯(cuò)誤，確保質(zhì)量。

2 實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題

2.1 抗震墻的布置

現(xiàn)行GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱(chēng)抗規(guī))規(guī)定:房屋的底部應(yīng)沿縱橫兩方向設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻，并應(yīng)均勻?qū)ΨQ(chēng)布置。此工程中所有住宅底層均為商店門(mén)面，外墻卷閘門(mén)，全部縱向抗震墻只能布置在中軸線(xiàn)上，增加了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)抗震不利。計(jì)算雖然滿(mǎn)足規(guī)范要求，但抗震墻的布置顯然不符合規(guī)范“均勻?qū)ΨQ(chēng)”及分散的要求，從概念上講結(jié)構(gòu)布置不合理。

2.2 抗震墻基礎(chǔ)的設(shè)置

根據(jù)地勘報(bào)告，工程采用錘擊沉管灌注樁基礎(chǔ)。底部抗震墻大部分落于承臺(tái)上，也有部分落于承臺(tái)拉梁上，形成梁抬墻的形式?？挂?guī)7.1.8第5條規(guī)定:底部框架—抗震墻砌體房屋的抗震墻應(yīng)設(shè)置條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)等整體性好的基礎(chǔ)?？拐饓κ堑卓蚪Y(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，承擔(dān)很大的彎矩和剪力，這部分內(nèi)力必須安全直接傳遞給可靠的基礎(chǔ)。承臺(tái)拉梁必須有足夠的剛度來(lái)抵抗墻的轉(zhuǎn)動(dòng)，而在實(shí)際強(qiáng)震中，普通的拉梁很難勝任，應(yīng)該采用梁下加樁的形式，增強(qiáng)基礎(chǔ)整體性，將墻的內(nèi)力傳遞給樁，充分保證抗震墻的安全及可靠性。

2.3 上部砌體墻的布置與底部框架不協(xié)調(diào)

建筑工程的抗震性能，依賴(lài)于建筑師和結(jié)構(gòu)工程師的良好合作。抗規(guī)同樣對(duì)建筑師起約束作用。建筑師必須熟悉抗震規(guī)范，單體設(shè)計(jì)不能天馬行空，違反現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。抗規(guī)7.1.8第1條規(guī)定:上部的砌體墻體與底部的框架梁或抗震墻，除樓梯間附近的個(gè)別墻段外均應(yīng)對(duì)齊。如此規(guī)定，符合結(jié)構(gòu)傳力簡(jiǎn)潔、明確的基本原則。此工程建筑師布置上部砌體房屋時(shí)，未充分考慮底部框架的位置，上部許多承重墻無(wú)法落于底部框架梁和抗震墻上，必須通過(guò)次梁轉(zhuǎn)換。而這些承重墻，也未采取任何措施，在實(shí)際地震中，可能留下安全隱患。位于轉(zhuǎn)換次梁上的砌體承重墻，可以在過(guò)渡層的墻體里加配鋼筋，以增強(qiáng)其整體性，提高抗震性能。

2.4 上部砌體縱向墻體開(kāi)洞面積過(guò)大

抗規(guī)7.1.7第2條第5)小條規(guī)定:同一軸線(xiàn)上墻面洞口的面積，6度，7度時(shí)不宜大于墻面總面積的55%(長(zhǎng)沙為6度區(qū))。此工程中，整個(gè)外縱墻開(kāi)洞面積過(guò)大，難以滿(mǎn)足規(guī)范要求。客廳一側(cè)尤甚，結(jié)構(gòu)采取增加構(gòu)造柱和加大構(gòu)造柱截面尺寸的方式加強(qiáng)，做了很多500×500的“L”形和“T”形鋼筋混凝土柱，上部圈梁截面尺寸240×410和240×500。這樣，兩道縱向外墻幾乎形成兩道平面框架。這種迫不得已的加強(qiáng)方式值得商榷，構(gòu)造柱和圈梁過(guò)強(qiáng)會(huì)改變砌體結(jié)構(gòu)的受、傳力機(jī)理，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不一定有利，甚至可能有害，在汶川地震中，不乏過(guò)強(qiáng)的鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁加大砌體結(jié)構(gòu)震害的例證。

2.5 上部砌體結(jié)構(gòu)空間隨意變換

建筑專(zhuān)業(yè)為滿(mǎn)足住戶(hù)要求，有的住宅為擴(kuò)大使用空間，上面兩層部分承重墻取消，造成豎向抗側(cè)力構(gòu)件中斷。砌體結(jié)構(gòu)基于材料的脆性性質(zhì)和震害經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)盡量避免側(cè)向剛度和承載力突變。即便計(jì)算指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求，但建筑物(尤其是不規(guī)則的砌體結(jié)構(gòu))遭遇地震時(shí)的動(dòng)力反應(yīng)可能不完全等同于計(jì)算模擬，這種不確定性使結(jié)構(gòu)人員不能過(guò)于依賴(lài)計(jì)算結(jié)果，故抗震設(shè)計(jì)必須注重“概念設(shè)計(jì)”?？挂?guī)要求建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的要求明確建筑形體的規(guī)則性，擇優(yōu)選用規(guī)則的形體。底框結(jié)構(gòu)豎向本身不規(guī)則，上部部分樓層再取消承重墻，會(huì)加劇豎向的不規(guī)則性，降低建筑物在地震中的可靠性。

2.6 底框結(jié)構(gòu)計(jì)算中易犯的錯(cuò)誤

計(jì)算機(jī)在建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中的使用，減少了結(jié)構(gòu)工程師的工作量，減輕了工作強(qiáng)度，也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。如不了解程序的編制原理和技術(shù)條件，對(duì)計(jì)算結(jié)果盲目套用，未經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效就用于工程設(shè)計(jì)，易留下安全隱患。本工程采用建研院編制的PKPM(2006年版)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題值得注意:

1)抗震墻的輸入。底框結(jié)構(gòu)抗震墻墻肢在PKPM中的輸入有兩種方法，一種是形成節(jié)點(diǎn)后單獨(dú)輸入墻肢，另一種是輸入整段墻后再開(kāi)洞形成墻肢。底框結(jié)構(gòu)的墻肢一般為高寬比大于2的小墻肢，應(yīng)該單獨(dú)輸入。部分設(shè)計(jì)人員為求簡(jiǎn)單，采用開(kāi)洞形成，這種輸入方法只適用于剪力墻開(kāi)小洞的計(jì)算，對(duì)于開(kāi)洞面積較大的剪力墻并不適用。同理，上部砌體承重墻的輸入也應(yīng)如此，縱向墻體上門(mén)、窗洞口開(kāi)洞面積較大，墻肢應(yīng)單獨(dú)輸入。如采用直接開(kāi)洞，上部砌體墻側(cè)向剛度按照小開(kāi)口墻計(jì)算，對(duì)側(cè)向剛度比這一控制指標(biāo)會(huì)有影響。2)托墻梁抗剪扭不夠的問(wèn)題。上部砌體墻相當(dāng)部分未落于框架主梁上，只能采用轉(zhuǎn)換次梁，次梁傳給框架主梁的內(nèi)力非常大，節(jié)點(diǎn)距離不大的框架主梁段大部分抗剪扭不夠，加大主梁截面尺寸，提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，梁端加腋等無(wú)法解決全部問(wèn)題。計(jì)算時(shí)將轉(zhuǎn)換次梁兩端改為鉸接，才全部通過(guò)。實(shí)際上，轉(zhuǎn)換次梁不同于一般框架結(jié)構(gòu)的次梁，地震時(shí)的受力情況非常復(fù)雜，尤其是梁端，不是理想的鉸接狀態(tài)，按鉸接計(jì)算、配筋不能保證地震時(shí)梁的安全。設(shè)計(jì)時(shí)，梁跨中按簡(jiǎn)支梁計(jì)算并配筋，支座鋼筋適當(dāng)加大。也有意見(jiàn)認(rèn)為現(xiàn)澆樓板實(shí)際剛度很大，現(xiàn)有規(guī)范在考慮板對(duì)梁抗扭剛度的貢獻(xiàn)方面，存在不足，建議通過(guò)調(diào)小梁的扭矩折減系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主梁電算結(jié)果的干預(yù)。這些做法和建議是否合適，值得商榷。

2.7 底框結(jié)構(gòu)中托墻梁的構(gòu)造要求

底部框架的鋼筋混凝土托墻梁是非常重要的受力構(gòu)件，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料和工程經(jīng)驗(yàn)，抗規(guī)7.5.8條對(duì)其構(gòu)造作了明確規(guī)定。托墻梁一般為框架梁，雖然和框支梁受力情況不完全相同，但規(guī)范要求其支座上部縱向鋼筋在柱內(nèi)的錨固長(zhǎng)度應(yīng)符合鋼筋混凝土框支梁的有關(guān)要求，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)文件上應(yīng)特別注明。托墻梁是底框結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件，應(yīng)盡量避免做成轉(zhuǎn)換次梁。另外，托墻梁上部墻體門(mén)洞、墻洞可能很多，抗規(guī)要求洞口處和洞口兩側(cè)各500 mm且不小于梁高的范圍內(nèi)，箍筋間距不應(yīng)大于100 mm。在實(shí)際中，如梁上墻體開(kāi)洞密集，箍筋加密區(qū)的位置和長(zhǎng)度難以把握，建議托墻梁全長(zhǎng)箍筋加密至不大于100 mm，以滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3 結(jié)語(yǔ)

底部框架—抗震墻房屋屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)震下，變形一般集中產(chǎn)生于底部，如設(shè)計(jì)不合理，房屋容易破壞，甚至倒塌。總體上，對(duì)這種結(jié)構(gòu)，我們需持謹(jǐn)慎態(tài)度，進(jìn)行正確計(jì)算和合理構(gòu)造，做到既安全適用，又經(jīng)濟(jì)合理。

[1] GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50003-2001，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 陳岱林，金新陽(yáng)，張志宏.砌體結(jié)構(gòu)CAD原理及疑難問(wèn)題解答[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.