底框结构不同刚度比抗震性能分析

摘要：底框砖房结构作为一种混合的结构形式，因为具有较高的经济适用性而备受广大中小城镇的青睐。然而其复杂的受力特性，不良的抗震性能制约着底框砖房的发展。因此，研究底框结构在不同作用下的变形性能仍具有十分重要的意义。本文以某中学学生宿舍楼的底框砖房为例从第一层的不同侧向刚度出发，分析了在地震作用下不同侧向刚度对底框结构抗剪、变形性能的影响，为实际工程的设计提供一
些参考。
关键字：底框结构；侧向刚度比；抗震性能；层间位移；抗震墙
Seiic performance analysis of bottom frame structure at the end of different stiffness ratio
WANG Xingxing, LIAO Guangming*
(College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu 610065, China)
Abstract: The bottom framework of brick house, as a kind of hybrid structure form, with a highe

摘自：毕业论文前言www.udooo.com

r economic applicability, is widely accepted in most of middle and all towns. However, it has complex force characteristic and adverse seiic performance, which restricts the development of the bottom frame brick house. Therefore, researching the deformation properties of the bottom frame brick structure in different roles still has very important significance. This paper starts from different lateral stiffness of the first layer, taking the bottom frame brick houses of the student dormitories at a middle school for example, analyzing that different lateral stiffness has effect on the bottom framework’s shear and deformation capability in the earthquake, which provides some references for the actual project.
Key words: Bottom Frame Structure; Lateral Stiffness Ratio; Seiic Performance; Layer Displacement; Seiic Wall

底框结构是指底部一，二层采用钢筋混凝土框架承重，上部多层为砌体砖墙承重体系。其结构形式通常用于为满足底部大空间的功能需求，兼顾施工方便，造价低廉而成为我国现阶段一种特有的结构体系广泛分布于我国的中小城镇中。底框结构是由两种性能不同的结构体系组合而形成的一种混合的结构形式，主要表现为“上刚
作者简介：王星星(1986－)，男，硕士研究生. 研究方向：结构破损安全.
*通讯联系人： E-mail：Liaogm2007@16

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下柔”的性能，易在底部框架和上部砌体的过渡层出现明显的“变形集中” ，在抗震中非常不利。目前，国内外对底框结构的研究相对较少，尤其在过渡层的侧向刚度比的工作机理上，仍有很多分歧尚不能达成一致意见。中，大量底框砖房的倒塌，更是引起了研究人员的深思，加大了对底框结构的研究，推进了《建筑结构抗震设计规范》等相关规范条文的修订。
本文从底框砖房第二层与第一层的侧向刚度比的不同取值，并采用PKPM系列软件对某一层底框结构在不同刚度比下的抗震性能进行对比分析，探讨了抗震墙对底框侧移刚度的影响及其抗震的贡献，并提出建议。

1.底框刚度比及其抗震性能分析

1.1底部框架砖房的大量震害表明：一方面底部框架与上部砌体砖房的侧移刚度相差很大，一般呈现上部砌体砖房刚度比底部框架大形成“头重脚轻”建筑，地震中底部与上部结构的变形不协调，而导致“薄弱层”的应力集中破坏严重；另一方面地震中部分构件进入弹塑性阶段，各竖向受力构件不再是按照抗侧刚度分配而
是一个动态的分配过程。同时，由于上下层的变形不一致导致设计中的受力路径
与实际的传力路径不符而引起严重的震害。因此，底框结构设计中合理的侧移刚度比——第二层与底层的侧移刚度比是确保上部与下部的弹塑性位移协调,弹塑性
变形集中均匀，提高底框结构抗震性能的关键措施。
地震作用下合理的侧移刚度比的底框砖房其底层弹塑性变形集中和破坏较小，层间位移较小；能够有效避免底框砖房的底层框架水平方向剪力变形过大，减少地震破坏作用。为此，设计人员进行底框结构设计时应努力找到底框结构自身所特有合理的侧移刚度比，不断提高底框砖房的抗震性能。

1.2 底框结构侧向刚度简化计算

底部框架抗震墙的侧向总刚度计算公式：

其中为串并联法求得抗震墙的侧移刚度，为底框柱的侧向刚度; 分别为墙的总长度和宽度，，h为某个洞口宽度和所有洞口的平均高度;为柱截面的高度；为洞口这件系数。
底框砖房的第二层与第一层侧移刚度比；其中，分别为第一层，第二层的侧向刚度。
2．实例分析
某市一中学学生宿舍楼，为底框结构共5层，底部1层为框架结构；2~5层为砖图1底层平面布置图
混结构。建筑物总高度为16.800m，柱截面尺寸为，抗震等级为二级，抗震设防烈度为7度，设计地震加速度峰值为0.10g，地震分组为第二组，混凝土强度等级为C30，砌块为MU10的蒸压砖，砌筑砂浆强度等级为M10。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011）对底层框架第二层与底层的侧向刚度比的规定即在7度地区不宜大于2.0，当设有钢筋混凝土抗震墙时可适当放宽但不应大于2.5，且不应小于1.0。因此，本例采用由中国建筑科学研究院开发研制的PKPM结构系列软件对该宿舍楼底层抗震墙的不同位置，大小的布置得出第二层与第一层不同的侧向刚度比；并模拟分析不同的下底层框架的抗剪能力，层间位移，以及层间位移角的大小绘制出各种下不同的性能指标如图所示。
图2 不同下反应力的关系 图3不同下位移曲线
3．分析
（1）图2中底框结构的在1.0~2.5之间，随着的增大底层框架变得越柔地震中抗剪能力反而越高且近似呈线性变化，Y方向反应力很小，设计中可以不考虑Y方向地震反应力作用；X，Y方向的反应图4不同下位移角曲线 远低于其抗剪能力。同时，填充墙的存在 极大地提高了结构抗侧刚度，底框中托梁仅考虑其上的承重墙是不够的，还应考虑其刚度效应对底层抗震性能的影响。