【摘 要】 針對地震作用下砌體墻容易開裂、延性較差和混凝土墻剛度過大易導致薄弱層向上轉移等問題,提出在房屋底層設置剛度可調、延性良好的新型抗側力構件--密肋復合抗震墻,形成底部框架-密肋復合墻上部砌體結構,從框架-復合墻受力特點、框架與復合墻協(xié)同工作模型、復合墻有效剛度等方面對其抗震性能進行了詳細分析,結合相關試驗給出了底部框架密肋復合墻房屋結構實用抗震設計方法和構造措施。

　　【關鍵詞】 底部框架-抗震墻砌體結構密肋復合墻抗震性能抗震設計方法構造措施

　　我國城鎮(zhèn)臨街的住宅建設中，為了方便群眾生活和滿足商業(yè)服務的需要，底層或下部兩層常用作商店、餐廳等空間較大的生活服務區(qū)域，采用混凝土框架或框架-抗震墻結構形式，而上部開間較小的住宅為普通砌體承重結構，形成底部框架-抗震墻上部砌體結構房屋。同混凝土框架結構相比，這種結構可以節(jié)約建設資金、縮短施工工期，對于當前階段我國進行大規(guī)模城鎮(zhèn)住宅建設具有重要的現實意義。國內尤其是廣大鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)地區(qū)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(guī)范和砌體規(guī)范對此類抗震墻的設計做出了相應規(guī)定。針對地震作用下磚砌體墻容易開裂、延性較差的問題和設置混凝土墻帶來的剛度過大等不利影響，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(簡稱底部框架—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、構造措施等方面進行較為系統(tǒng)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砌塊工地現澆或工廠預制而成。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房屋抗震性能優(yōu)劣的關鍵性因素，其中一個重要的原因在于無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法實現剛度的自由調整，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其抗側剛度的調整問題，從而滿足不同條件下結構對抗震墻的設計需求。

　　2抗震性能研究

　　2.1框架—一密肋復合墻體受力特點。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。框架—一復合墻荷載試驗結果表明：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;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，并在荷載作用過程中不斷進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，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位移法或瑞雷法，由此兩式計算所得的基本周期值與實測值符合較好。

　　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足抗震規(guī)范、砌體規(guī)范等對多層砌體房屋和底部框架房屋的有關規(guī)定外，框格配筋還應滿足下列幾方面的要求:①框格縱筋配筋率與墻板截面積的比值不應小于1.0‰，鋼筋直徑不宜小于16 mm，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肋梁鋼筋外伸長度在框架柱內符合錨固長度要求，當框架柱兩側均有復合墻時，肋梁縱筋宜連續(xù)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26間400mm的拉結筋可靠連接，沿框格全長設置。

　　底部框架—一抗震墻房屋是符合我國現階段國情特點、在城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)中被廣泛應用的一種結構形式，預計在今后相當長一段時期內仍會建造大量的底框砌體住宅建筑。