底框商住楼的抗震设计研究

摘要： 因为商住楼需要在底层形成较大空间，来适应使用要求，而框架结构中因其柱网布置灵活，容易满足功能需要，因此在商住综合楼设计中采用得越来越多；但框架结构由于有侧向刚度小，抗震能力弱，且异形框架、短柱等存在的抗震问题，因而提出了提高抗震能力的措施。

Abstract： Commercial and residential building needs to have a larger space on the first floor to meet the operating requirement. The flexible column grid arrangement in frame structure is easy to meet the requirement， so frame structure is more and more widely used in the design of commercial and residential building. But frame structure has its disadvantages， such as small lateral rigidity， weak seismic capacity and the weak shock-resistance of special-shaped frame and short column and so on. Therefore， countermeasures to improve the shock resistance are put forward.

关键词： 商住楼；框架结构；侧向刚度；抗震能力

Key words： commercial and residential building；frame structure；lateral rigidity；shock resistance

中图分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0141-02

0 引言

框架结构体系因其可灵活配置的柱网结构和易于施工的特点，逐渐成为现代住宅设计的“新宠”。但是这种结构侧向刚度小，抗震效果稍差，如果设计师在设计时未留意这一细节，所建造的住宅成品很可能因抗震能力弱而使其使用价值大打折扣。如果这样的住宅建在地震高发区，很可能因抗震设计缺陷而倒塌，必然造成生命财产的损失。鉴于此，在住宅设计方面，良好的抗震性能是每一位设计师必须考虑的重要节点。笔者现就框架结构住宅楼抗震性能方面的问题展开分析，并提出应对策略。

1 底层大空间的住宅抗震问题

1.1 成因及危害 当前，私家车在我国各个城镇迅速发展，其数量逐年增加，交通拥堵、车位紧俏等问题也随之而来。近些年来，市场经济机制的完善为商品快速流通创设了有利环境，临街住宅楼底层或地下空间具有极高的商用价值。这部分住宅楼底层通常是框架结构，常用作门帘或停车场。框架结构中的填充墙系非结构构件，对框架结构侧向变形有一定的约束作用，并且在抗震方面可承担大部分地震剪力，使得整套框架体系拥有了较强的侧向刚度。而底层停车场的框架设计，柱体不具备这种约束作用，底层框架柱侧向刚度小于其他各层，易发生竖向刚度突变，使得地层框架体系变形，造成底层框架柱产生较严重的应力集中及塑性变形集中，进而影响整栋住宅的抗震性能。

1.2 解决方法及应对策略 首先提高底层柱抗侧刚度及结构延性。具体来讲，底层柱断面尺寸应适当加大，提高砼标号，对底层框架柱轴压比进行有效控制。与此同时，须沿底层柱全高箍筋加密，以确保底层框架柱具有良好的抗侧刚度，并且可提高其延性系数。或者用轻质材料隔断代替填充墙，目的是控制填充墙对框架结构的约束作用及耗能作用，确保住宅楼的竖向刚度均匀些，每层屈服系数基本相当，从而实现整套结构的整体屈服机制，保证结构体系满足抗震要求。

2 异形柱框架结构的抗震问题

2.1 产生问题的原因 异形柱是指L形、T形，以及十形柱。在住宅设计中，结合住宅平面组合特点适当采用异形柱结构。施作异形柱结构时，切忌柱提突出房间内墙，房间的使用面积可适当增加，这种设计可以巧妙规避矩形柱对于家装带来的麻烦，进一步完善住宅的使用功能，进而受到用户的普遍认可。近年来，根据市场需求情况，异形柱框架住宅楼得以大量出现。现阶段，业界尚缺少一种较为专业的计算方法和构造模式来设计适合地震区使用的异形柱框架结构。设计者进行结构设计时，通常按照等面积和等惯性矩的设计方法，将预先假定的异形柱断面尺寸换算为矩形断面展开计算，然后所得的数据换算为异形柱配筋。相较于同等截面积的矩形柱而言，异形柱刚偏大，而且截面是开展的，采用上述换算方法进行结构设计，所得的数据与柱体实际受力情况必然存在差距，由此所做出的异形柱框架受力变形情况的分析也是不准确的。另一方面，异形柱的弯曲中心不与形心重合，结构在承受地震力时会有一定程度的扭转，使得截面应力情况变得更为复杂，剪应力增大，法向应力不均匀分布。另外，对于异形柱来说，由于短边尺寸较小，砼的早期压碎现象难以避免，容易发生纵向钢筋压曲的脆性破坏现象，进一步缩短地震发生时的逃生时间。

2.2 解决方法及应对策略 框架异形柱延性较差，受力情况复杂。鉴于此，设计师进行这种框架结构住宅楼的设计时，为了使结构达到抗震标准，须考虑构造措施。比如，将异形柱框架结构应用范围限制在七度区抗震设防的八层以下，在相对规整的平面布置中重点强化横向框架结构和纵向框架结构的拉通联结，确保纵向结构的刚度均匀，控制框架异形柱的轴压比（轴压比≤0.4），以强化结构延性。另一方面，应使用细石砼浇捣框架柱施工，以解决框架异形柱短边尺寸小、节点处钢筋分布密集而影响砼浇捣密实度的问题。

3 短柱的抗震问题

3.1 产生问题的原因及危害 在施工过程中，通常情况下将住宅楼底层设计成储藏间，进而在一定程度上解决了储藏空间问题。对于储藏间来说，由于层高比较低，进一步使得底层框架柱形成短柱。在同一框架中，楼梯间平台梁与楼层框架梁之间在框架柱两节点间形成短柱。在设计方面，通常将窗设计为满开间长窗，进一步满足起居室的功能要求，此时，框架柱受到窗台下墙体的约束，使得窗框那部分柱子形成相应的短柱。

对于短柱来说，由于刚度比较大，在受到地震的危害时，通常情况下能够承担大量的地震剪力，进而在一定程度上使得砼首先遭到破坏，然后迫使钢筋遭受破坏，也就是所谓的脆性破坏，进而形成结构抗震薄弱部位，同时使得整幢建筑物的整体抗震能力降低。

3.2 解决问题的方法和措施 在设计过程中，避免框架柱形成短柱，在无法避免的情况下，需要采取相应的措施确保短柱的抗剪强度及变形能力，防止框架柱过早发生剪切破坏。

其具体措施主要表现为：

沿短柱全高加密箍筋，通过箍筋约束砼的变形，强化箍筋本身的抗剪作用，进一步巩固和强化柱本身的抗剪破坏能力，或者在柱身内配置相应的斜向钢筋，如图1所示，通过上述处理，可以提高短柱的抗剪能力，规避短柱延性低所有因素。

4 结束语

在设计住宅的过程中，在地震作用下，通过对住宅结构的变形特点进行充分考虑和分析，同时采取相应的措施，进而在一定程度上提高结局的抗震能力，减少或规避地震灾害造成的损失。

参考文献：

[1]GB50011-2001，建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，1999.

[2]GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，1999.

[3]吕西林.高层建筑结构[M].武汉工业大学出版社，2001.

[4]吕西林.建筑结构抗震设计理论与实例[M].同济大学出版社，2002.