底框架剪力墙-砌体结构受力性能分析
结构设计中的常见问题及对策分析
结构设计中的常见问题及对策分析[摘要]：我国建筑业高速的发展，建筑结构设计的水平与设计方式也发生了重大的变化。
建筑结构设计人员在实际操做工作中，会遇到一些难题，本文指出了对于一些难题的对策各见解，希望能对结构设计者具有一定的借鉴与参考作用。
[关键词]：建筑结构；处理措施；构造—、地基基础结构设计中的常见问题及对策1、高层建筑基础有效埋置深度工程主楼是高层，裙房是多层，用沉降缝断开，使主楼在沉降缝一侧没有可靠的侧限。
高层规范规定、基础有效埋深应从可靠侧限地面算起，而在设计中，设计人员往往忽略“可靠的侧限”这一因素。
如主楼高度约160m，采用桩基，设二层地下室，基底深为12m。
裙楼下部建一层地下室，基底深5m,主、裙楼之间用沉降缝分开，如此以室外地面算起主楼基础埋深能达到要求，但裙房地下室底板算起主楼基础的有效埋深则是不足的。
2、桩基选型的不合理或是对桩基施工可行性、成桩质量可靠性、桩基施工对环境影响等方面考虑不够。
如某教学搂为3-4层框架结构，柱间距为5.0m×6.0-8.0m，设计是采用φ1000大直径钻孔灌注桩，有效桩长约为40m，显然是浪费。
3、单桩承载力取值和计算依据成桩工艺不一样，地基面对不同桩型支承能力也是不一样的，按规范经验公式计算单桩竖向的承载力时，面对不同桩型，各种土层极限侧阻力与极限端阻力也是不一样的。
有些工程地质勘察报告只提供了计算打入式预制桩单桩承载力的设计参数，因而采用钻孔灌注桩，并直接引用报告中的设计参数，导致计算的单桩承载力出现误差。
值得注意的是，桩基设计时上部未固结或欠固结土层在固结沉降过程中会引起的桩侧负摩阻力带来的影响。
验算桩身承载力，要考虑工艺系数ψc。
或桩身压曲影响；对抗拔桩，仅计算桩身承载力是不够的，要进行桩身抗裂的验算。
如有地下室，要按静载试验确定单桩承载力，要扣除地下室深度范围内的桩侧摩阻力。
桩端下有软弱下卧层时，要对软弱下卧层承载力与桩基沉降验算；有的工程桩端下的硬持力层厚度过薄，达不到《建筑桩基技术规范(JGJ94-94)》规定的不能小于4d（d为桩径）的标准。
底部框架抗震墙结构的设计要点
肢剪力墙及洞口加强处理详图 3。
图3
调整后不但结构合理，而且造价降低，在经济的条件下，甲方也同 意调整后的方案。
通过以上分析可以看出，抗震性能优良的房屋设计，结构设计人要 注重概念设计，对规范要求的控制参数要有深刻的理解，要通过不同模 型大量计算分析，取得较合理的设计。各专业之间要相互协调及共同努 力。建筑专业，对抗震设计质量起着关键的作用，建筑师进行抗震概念 设计，比对结构工程师更重要，因为概念设计的主动权在建筑专业。
框架梁中的扭转效应不可忽视底部框墙结构中悬墙对框架梁产生 的扭转效应十分明显，这是这种结构形式在构件设计中的又一特点。尤 其是对边梁及一根梁上有两个以上反向扭矩作用时这一反应更为突出。 因此，设计中一方面要尽量使上部砖墙与下部框架梁对齐，控制尽量避 免出现这种悬墙。另一方面对产生较大扭转效应的梁要按抗扭计算配置 足够的抗扭钢筋，由于这种梁受弯剪扭共同作用，受力状态比较复杂， 应予以局部加强。
底部框墙结构抗震设计中应注意的问题，底部框墙结构体系更注 重概念设计底部框墙结构中的剪力墙的方案布置、墙量的多少、墙片的 大小、平面形式、以及框架柱网的布置、跨度尺寸的确定，对结构方案 的合理性具有更直接更敏感的影响。由于底部框墙结构中的剪力墙属低 矮墙，其抗剪刚度相对较大，如果布置的墙肢较长、平面形式复杂，很 容易出现局部刚度过大，受力过于集中的现象，甚至经常出现只布置极 少的剪力墙就满足上下层抗侧刚度比限值的情况。因此在剪力墙布置方 案上一定要坚持均匀、对称、周边、分散的原则，墙片不宜过长，应以 墙片高宽比 1. 5 左右为为宜，墙片平面形式不宜采用提高抗侧刚度的 “L”“T”等平面形式，而是尽可能采用“一”字形。这是因为只有 弱化每一单片剪力墙的刚度，才有可能实现均匀分散多道设防的目标。 底部框墙结构的柱网不宜过大，一般控制在 6.0m 左右，并且框架梁上 悬墙数目不应超过一道。底部框架梁横断面高度取值应控制在 1 /5～1/8 梁跨，如果柱网过大，会使梁断面及配筋出现异常现象，而上部悬墙数 目增多，更会加重这种现象。梁的断面及配筋过大，使底框结构中本来 就存在的强梁弱柱的问题更为突出，使这类房屋的结构安全储备大大降 低。控制柱网尺寸，给出规定限值，限制框架梁上的悬墙数目，对底部 框墙结构来说是十分必要的。
框架-砌体混合结构抗震性能加固改造设计
5.结论
• 框架与砌体结构是两种不同的结构体系，由于材料性 质不一样，力学计算模型不一样，结构侧移刚度不一 样，造成结构平面扭转，从而使绝大部分地震剪力都 集中到砌体结构的各片承重墙，对承重墙体抗震十分 不利；
• 通过改变结构体系，变成单一砌体结构形式后，结构 平面墙体布置较均匀，平面扭转较小，地震剪力分配 较均匀，各片承重墙抗震承载力基本满足要求；
框架-砌体混合结构抗震性能分析与加 固改造
安徽省建设工程勘察设计院 (谭奇 马金龙 曹光暄)
1.引言
• 框架结构和砌体结构是我国建筑结构的主要形式， • 现行规范对这两种结构混合承重的结构（如底框结构，内框架结构）采取了
很多抗震措施，并且明确指出此类结构仅适用于标准设防类及以下的房屋。 • 但是，目前有部分90年代左右建造的中小学重点设防类建筑采用的是框架-砌
3.结构抗震分析
本综合楼为框架与砌体相连的混合结构，采用国内常用的 PKPM结构分析软件进行分析计算时，因无法对砌体弹性模 量、泊松比等参数作出定义，分析误差较大。困此，本文 采用ETABS结构分析软件对本综合楼进行地震作用分析和 计算：
ETABS结构分析材料输入参数
名称
强度等级
弹性模量 (MPa)
楼层层间剪力、弹性位移比、框架承担剪力百分比
楼层
楼层最
大层间 位移角
楼层最大位移/平 均位移(mm)
层间剪力 （kN）
框架部分承担 框架所占剪力百
剪力(kN)
分比(%)
第一层 1/3381 第二层 1/1988 第三层 1/2013 第四层 1/2276 第五层 1/3058
横向 1.367 1.377 1.392 1.413 1.440
• 下表为抗震加固改造后第③、⑥和⑨轴横向承重 墙地震剪力设计值、抗震承载力设计值及比较情 况。可以看出，除第⑨轴第二层横墙抗力/效应比 略小于1以外，其它均大于1，满足抗震要求。
砌体结构基本受力性能的研究
砌体结构基本受力性能的研究砌体结构是一种常见的建筑结构形式，具有悠久的历史和广泛的应用。
它主要由砖、石、混凝土等材料组成，通过粘合剂粘合而成。
由于砌体结构具有较好的保温、隔音和防火性能，且施工方便，因此在建筑领域得到了广泛应用。
然而，砌体结构也存在着一些不足之处，如材料强度不高、易开裂等。
因此，研究砌体结构的受力性能对于提高结构的可靠性和安全性具有重要意义。
砌体结构的受力性能测试主要包括抗压、抗剪、抗拉等试验。
这些试验的目的是为了了解砌体结构在不同受力条件下的行为特征，为结构设计提供依据。
测试过程中，通常采用万能试验机等设备进行加载，并通过应变仪等设备采集数据。
在数据处理方面，可以采用有限元分析等方法对试验数据进行模拟和分析，以获得更精确的力学模型。
砌体结构的基本受力性能特点主要包括以下几个方面：抗压性能：砌体结构的抗压性能主要取决于材料的强度和施工质量。
在抗压试验中，随着荷载的增加，砌体结构会发生压缩变形，但当荷载达到一定值时，砌体会发生脆性破坏。
抗剪性能：砌体结构的抗剪性能是结构设计中的重要指标。
在抗剪试验中，随着剪力的增加，砌体结构会发生剪切变形，当剪力达到一定值时，砌体会发生破坏。
抗拉性能：砌体结构的抗拉性能相对较弱，因此在结构设计中通常需要考虑材料的抗拉强度和配筋率。
在抗拉试验中，随着拉力的增加，砌体结构会发生拉伸变形，当拉力达到一定值时，砌体会发生破坏。
砌体结构的受力性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：材料性质：砌体材料的性质是影响其受力性能的重要因素。
例如，砖和石材的强度、密度、含水率等因素都会对砌体结构的性能产生影响。
结构形式：砌体结构的结构形式也会对其受力性能产生影响。
例如，墙体的厚度、高宽比、门窗洞口设置等因素都会影响砌体的稳定性。
施工工艺：施工工艺对砌体结构的受力性能也有很大的影响。
例如，砂浆的强度、饱满度、砖缝的饱满度等因素都会影响砌体的整体性和受力性能。
为了提高砌体结构的受力性能，可以采取以下优化措施：改善材料性能：选用高强度、低干缩率的砖和石材，同时合理控制材料的含水率。
论房屋建筑结构中底部框架
论房屋建筑结构中底部框架摘要：框架一抗震墙砌体房屋的震害集中在底层框架或底层框架抗震墙部分，且墙比柱重，加之底层所受地震作用相对较大，造成底层框架抗震墙变形过分集中，位移太大或丧失承载力而破坏。
因此，本文分析了论房屋建筑结构中底部框架―抗震墙设计。
关键词：房屋建筑结构；底部框架；抗震墙；设计引言：由于建筑功能的不同，建筑底部需要较大开间的商业用房，上部的砌体墙体无法直接落地，因此底部就必须选择另外的结构形式，采用框架能满足承载能力的要求，因此就必须设置适当的抗震墙，从而就形成了底部框架-抗震墙砌体结构的结构类型。
1、底部框架-抗震墙房屋的结构特点底部框架-抗震墙的材料一般为钢筋混凝土，相对于上部砌体具有较好的延性，而上部是由砂浆和砌块结合砌筑而成的砌体材料，虽然砌体材料具有很好的抗压性，但是受剪抗拉性差，属于脆性材料。
底部和上部的结构形式截然不同，底部由框架和抗震墙构成，而上部由砌体的抗震墙开间相对较小。
上部砌体数量多、抗震墙开间小的结构，弥补了在材料方面上部砌体比钢筋混凝土弹性模量小的不足，但可能导致竖向刚度存在突变。
大量的震害表明，底部的框架-抗震墙的抗震性能直接影响到房屋的抗震性能。
这种结构类型在地震时的破坏都是由底部引起的。
显而易见，水平方向的地震力的作用使底部成为变形集中层的薄弱环节。
2、抗震墙房屋底部框架—抗震墙结构设计具体要求2.1房屋的层数和高度要求限制基于底框结构下部与上部不同的材料性质和震害经验，限制其高度和层数仍为主要的抗震措施。
《抗震规范》对于底框结构层数及高度作了明确规定。
并注意到总层数和总高度，7、8度时可与普通砌体房屋相当。
2.2抗震墙的最大间距限制在设计纯砌体结构时，设计师一般都能够遵循《抗震规范》布置横墙，限制横墙最大间距，《抗震规范》确规定，底框结构房屋抗震横墙最大间距：6度为21m；7度为18m；8度为15m。
2.3上下层刚度比的要求限制底部框架——抗震墙房屋上部和下部是由两种性质不同的材料组成，上部各层砖房为砌体结构，纵横墙体较多，重量大，侧移刚度大，但变形和耗能能力相对较差；而下部为钢筋混凝土框架结构，层高大，侧移刚度较上部砖房小。
框架―剪力墙结构相关知识
框架―剪力墙结构相关知识在框架结构中加设适量的剪力墙，二者通过楼盖协同工作，以满足建筑物的抗侧要求，从而组成框架―剪力墙结构体系。
在框架中局部增加剪力墙可以在对建筑物的使用功能影响不大的情况下，使结构的抗侧刚度和承载力都有明显提高，所以这种结构体系兼有框架和剪力墙结构的优点，是一种适用性很广的结构形式。
1. 变形特点在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线以剪切型为主，而剪力墙的变形则以弯曲型为主。
由于两者是受力性能不同的两种结构，因而两者之间需要通过楼板的协同工作。
由于楼板平面内刚度很大(计算中假定为无限刚性)，因此在同一楼板处必有相同的位移，这就形成了框架―剪力墙结构特有的变形曲线，呈反S形的弯剪型变形曲线。
框架下部位移增长迅速，上部增长较慢，剪力墙则与之相反。
在框架―剪力墙结构下部，侧移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙把框架向左边拉，框架―剪力墙的侧移比框架单独侧移小，比剪力墙单独侧移大；而上部，框架又可以对剪力墙提供支持，即框架把墙向左边推，其侧移比框架单独侧移大，比剪力墙单独侧移小。
最终框架―剪力墙结构的侧移大大减小，且使框架和剪力墙中内力分布更趋合理。
·2. 受力特点剪力墙的侧移刚度远大于框架，因此剪力墙分配到的剪力也将远大于框架。
由于上述变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分布沿高度在不断调整。
框架结构在水平力作用下，框架与剪力墙之间楼层剪力的分配比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度而变化，与结构刚度特征值λ直接相关。
框剪结构中的框架底部剪力为零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而纯框架最大剪力在底部。
因此，当实际布置有剪力墙(如：楼梯间墙、电梯井道墙、设备管道井墙等)的框架结构，必须按框架结构协同工作计算内力，不应简单按纯框架分析，否则不能保证框架部分上部楼层构件的安全框架墙，剪力墙的区别剪力墙(shear wall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。
房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。
砌体的力学性能
汇报时间：20XX/01/01
局部失稳：砌体局部失去稳定性，导 致裂缝、变形等
扭转失稳：砌体受到扭转力作用，导 致扭转破坏
剪切失稳：砌体受到剪切力作用，导致 剪切破坏
疲劳失稳：砌体在反复荷载作用下， 导致疲劳破坏
影响砌体稳定性的因素
砌体材料的强度和刚度 砌体的几何形状和尺寸 砌体的连接方式和构造
砌体的荷载和作用方式 砌体的环境条件和使用条件 砌体的施工质量和维护管理
PRT 6
砌体的耐久性
砌体耐久性的影响因素
材料性能：如强度、硬度、耐磨性等 环境因素：如温度、湿度、风速等 施工质量：如砌筑质量、抹灰质量等 使用维护：如定期检查、维修等
砌体材料的耐久性要求
抗压强度：保证 砌体结构的稳定 性和承载能力
抗冻性：防止砌 体在寒冷地区冻 融破坏
抗渗性：防止砌 体在潮湿环境下 吸水膨胀，导致 结构破坏
抗弯性能的影响 因素：材料强度 、砌体厚度、砌 体高度、砌体形 状等
抗弯性能的测试 方法：三点弯曲 试验、四点弯曲 试验等
砌体的抗剪性能
抗剪强度：砌体抵抗剪切破坏的能力 抗剪承载力：砌体在剪切作用下所能承受的最大荷载 抗剪破坏模式：剪切破坏、弯曲破坏、扭转破坏等 影响因素：砌体材料、砌筑方式、砌体尺寸、加载方式等
改善砌体热工性能的措施
增加墙体厚度：增加墙体厚度可以降低热传导系数，提高墙体的隔热性能。
采用保温材料：在墙体内部或外部采用保温材料，如聚苯乙烯泡沫板、岩棉等，可以提高 墙体的隔热性能。
采用双层墙体：采用双层墙体，中间填充保温材料，可以提高墙体的隔热性能。
底部框架—抗震墙结构的地震响应有限元分析
自振周期 ＝ ．５ ， ０ ２ １ｓ平动为 主的第 一 自振周 期 Ｔ ＝０ ３７ ８ ｉ ．３ ，
／ ＝ ．５ 结构 的抗扭刚度较强 ， Ｏ７ ， 扭转 效应 不明显。
表 １ 底 部为框 架混凝 土剪力墙 结构动 力特性统计
０ Ｉ９ ．Ｏ
０４２ ．５
０４９ ． ｉ
２阶横 向
以扭转 为主
２阶横 向
以扭转为主
１ 工 程概 况
本文 以实际的底部 两层 框架一抗 震 墙砖 房为 计算 模 型来 分
一
析受力性 能。该 房屋为 六层 临街 住 宅楼 。层 高 ： 层 、 底 二层 均 为 ３ ６ｍ， ． 以上均 为 ３ ３ｍ， 内外高差为 ０ ３ｍ， ． 室 ． 房屋总高为 ２ ． ０ ４ｍ。 该建筑抗震设 防类别 为丙类 ， 震设 防烈 度 为 ７度 ， 计地 震 分 抗 设 组 为第一组 ， 场地 类别为 Ⅱ类 。建筑物底 部约束按 固结考虑 。 底层及二层抗震墙 为钢筋 混凝 土剪力 墙 ， 墙厚度 为 ３０ ｍ ０ ｍ， 三 层及 以上墙体均为砖砌体 ， 外墙 厚度 均为 ３ ０ｍ 内墙厚 度均 ７ ｍ，
・
５ ２・
第３ ７卷 第 ２ ３Biblioteka ２ １ ８月 １ 年 ０
山 西 建 筑
１ 在静力计算结 果 中凡是 与钢 筋混凝 土剪力 墙相连 的框架 ） 力， 这是 由于在静力 计算 时 ， 钢筋 混凝土剪 力墙对 应 的上部 荷 与 框架柱所受的轴力减小 ；
一
组， 设计基本 地震 加速度值 为 ０ ２ ， ．ｇ 场地类别 为 Ⅱ类 ， 计算 多遇 ＝ ．６ 特征周期 ＝ ．５ｓ ０ １， Ｏ ３ 。
底层框架-剪力墙房屋的设计问题分析
底层框架-剪力墙房屋的设计问题分析针对底框结构设计中存在的问题，从房屋高度和层高、地震内力调整、剪力墙的厚度和配筋问题及其他应注意的问题，进行了分析探讨，提出了正确解决这些问题的方法。
标签：底层框架；剪力墙；房屋；设计；分析剪力墙在地震区往往称剪力墙。
剪力墙不但用于剪力墙结构体系中、框架剪力墙体系中还用于筒体结构体系和板柱剪力墙等结构体系中；不但广泛用于高层建筑中而且逐渐被用于低层或多层建筑。
1 框架—剪力墙布置要求1.1 抗震设防的剪力墙结构宜双向布置剪力墙。
1.2 剪力墙应沿两个主轴方向，均匀、对称、分散、周边原则布置，使结构体系的抗侧刚度中心尽量与质量中心接近。
1.3 适宜布置位置：1.3.1 楼梯间、电梯间；1.3.2 横向剪力墙宜布置在接近房屋的端部但又非建筑物尽端；1.3.3 建筑平面的复杂位置。
1.4 不宜布置位置：1.4.1 伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧；1.4.2 建筑物尽端。
1.5 纵向与横向剪力墻宜互相交联成组布置成T形、L形、口形等形状[1]。
2 房屋高度和层数问题底层框架梁砖房和多层内框架砖房均属不同材料的结构构件混合承重的房屋。
总体上属于不规则建筑结构体系，存在许多对抗震不利的因素，在抗震设计时必须严格控制下列技术要点，才不致造成安全隐患。
底层框架房屋属于砖砌体为主要抗侧力构件的房屋，需要严格控制房屋的总高度和层数。
底层框架砖房的总高度和层数限制，主要参考多层砖房并考虑了近年来底层框架砖房抗震试验和震害经验。
从结构布置、托墙梁到过渡层均采取合理有效的加强措施后，房屋的总高度和层数可以同多层砖房；但日本阪神地震和台湾大地震中，上刚下柔的房屋震害十分严重，对9度设防应专门研究。
底层内框架房屋的震害较重，海城和唐山地震后，1978年颁布的抗震设计规范已明确规定不能采用。
目前，多层的单排到顶的内框架房屋基本上不采用；多层的多排柱到顶的内框架房屋，虽然仍可采用，因房屋的刚度和整体较差，故在应用范围和高度上应加以严格控制，以策安全[2]。
简述底部框架—抗震墙砌体房屋抗震设计的计算要点
简述底部框架—抗震墙砌体房屋抗震设计的计算要点作者：刘尚彬荣德刚来源：《房地产导刊》2014年第02期摘要：底部框架-抗震墙砌体房屋是目前城市周边到郊区中小区临街建筑一种比较实用实现建筑功能的结构形式。
在总结汶川地震底部框架-抗震墙砌体房屋震害教训基础上，从新旧规范比较来看01新规范对底部框架-抗震墙砌体房屋的抗震措施的规定更加严格，底部剪力墙合理布置更加关键。
关键词：底部框架-抗震墙砌体房屋震害剪力墙合理布置计算要点一. 底部框架剪力墙结构总的震害情况1. 部分底部框架房屋由于在底部设置未设或者设置数量不足抗震墙体，造成底层层间刚度和强度不足，在底部形成不规则的薄弱层，地震时由于变形集中，导致底层倒塌，倾斜。
震害特点是：（1）震害基本集中发生在底层，为严重破坏或倒塌。
（2）底层结构构件的破坏规律是：墙体比框架重，框架柱比梁重。
（3）房屋上部几层砖混破坏程度比底层轻很多。
2. 按规范要求设置足够数量底部抗震墙体的底部框架房屋，地震中表良好，破坏主要表现在框架上部墙体的裂缝。
主要表现在：（1）结构薄弱部位可能出现在底部，也可能出现在过度楼层。
当薄弱部位在底部时，虽然抗震墙、框架梁柱节点，填充墙破坏严重，但底部不会出现倒塌情况。
（2）当底部框架抗震墙体多，刚度较大，底层侧向刚度和强度均大于二层以上的砌体结构，由于过渡层所受地震剪力大，上部结构会在过渡层出现薄弱层，该层破坏严重，甚至出现整体塌跨，过渡层及以上各层砌体部分全部倒塌，而底部破坏较轻。
3. 当房屋底部框架抗震墙部分和上部砌体部分抗震性能比如抗侧刚度匹配较好时，抗侧刚度上下部比较均匀，房屋受损部位趋于均匀化，分散化。
这样就有效实现了抗震三水准的抗震设防目标要求。
二. 底部框架剪力墙结构房屋的各部分震害情况1. 底部抗震墙。
（1）房屋在底部设置足够数量的抗震墙时，在地震作用下，由于墙体侧向刚度大，故抗震墙分担大部分地震作用，在地震中受损现象明显，而钢筋混凝土抗震墙破坏情况又好于砖抗震墙，因为砖抗震墙延性较钢筋混凝土抗震墙差。
底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计
底部框架-抗震墙砌体房屋抗震设计摘要：底部框架-抗震墙房屋上部和底部抗震性能差异较大，结构布置、底部地震作用效应调整，构造措施等方面要引起重视，才能保障结构安全。
本文对底部框架-抗震墙房屋的设计进行分析，同时提出底部框架-抗震墙房屋抗震构造措施。
关键词：底部框架抗震墙抗震设计Abstract: The bottom frame aseismic wall housing upper and bottom seismic performance difference is bigger, the arrangement of structure, the adjustment of earthquake action effects, structural measures and other aspects should be caused take seriously, in order to guarantee the safety of structure. The bottom frame aseismic wall housing design was analyzed, and puts forward the bottom frame aseismic wall building aseismic structural measures.Key words: bottom frame aseismic wall; seismic; design近年来，出现了许多的底框一抗震墙结构房屋，底层为商业，上部为住宅的多层房屋。
底层商业为钢筋混凝土框架结构，在平面布置上满足了灵活的要求，上部住宅一般为多孔砖砖混结构，这种结构形式既满足了商业要求，又给附近居民生活带来了很大的方便，另外该结构形式还比较经济。
但是，历次震害表明，该结构在震害时底部发生变形集中，因出现大的侧移而严重破坏，甚至坍塌。
底部框架-抗震墙多层内框架砖砌房屋
，但不多于1m；
2 普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高， 不应超过3.6m；底部框架-抗震墙房屋的底部和内框 架房屋的层高，不应超过4.5m。
三 构件的抗震等级
底部框架－抗震墙房屋和多层多排柱内框架房屋的 钢筋混凝土结构部分，除应符合本章规定外，尚应 符合本规范第6章的有关要求；此时，底部框架-抗震 墙房屋的框架和抗震墙的抗震等级，6、7、8度可分 别按三、二、一级采用；多排柱内框架的抗震等级 ，6、7、8度可分别按四、三、二级采用。
3 底部框架抗震墙房屋的砌体抗震墙
3 底部框架抗震墙房屋的砌体抗震墙
7.5.6 底层框架-抗震墙房屋的底层采用普通砖抗震墙时， 其构造应符合下列要求：
1 墙厚不应小于240mm，砌筑砂浆强度等级不应低于M10 ，应先砌墙后浇框架。
2 沿框架柱每隔500mm配置2φ6拉结钢筋，并沿砖墙全长 设置；在墙体半高处尚应设置与框架柱相连的钢筋混凝土水平 系梁。
f 1
E
Mh1 Ai xi2
f 2 CZ
M Fi xi2
M
1
f
E
h Ai xi2
CZ
1 Fxi2
相当EI
Kf E
1
h Ai xi2
CZ
1 Fxi2
（2)抗震墙平面内的转动刚度的确定:
在弯矩作用下抗震墙的转角φw 由两部分组成，抗震自 身的变形引起的转角φw1和地基变形引起的转角φw2
1 底层框架－抗震墙房屋
地震作用所产生的 倾覆力矩
n
M1 Fi (Hi H1) i2
1
倾覆力矩按墙（混凝土）和框架柱的 整体弯曲刚度比例进行分配。
K Kw Kf
Mw
K w K
M1
底部框架—抗震墙砌体结构设计
底部框架—抗震墙砌体结构设计本文针对底部框架—抗震墙砌体房屋的特点，按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称抗震规范)的规定，结合实际工程设计经验，分析总结了底框-抗震墙结构的设计要点，并提出自己的见解。
标签底部框架-抗震墙结构；抗震墙；抗震设计；过渡层底部框架—抗震墙砌体结构，是由上部砌体结构和底部框架抗震墙结构两部分组成。
这两种由上下不同材料组成的结构，其抗震性能存在明显的不足。
在历次地震中，该类房屋的震害是相对比较严重的。
由于该类结构属上刚下柔结构类型，为使其具有更好的综合抗震能力，从剪力墙的结构布置、抗震计算及构造措施等方面都有很多我们设计人员需要慎重对待的地方。
1 底层剪力墙的布置原则剪力墙的布置必须符合剪力墙的布置原则，即“均匀、对称、周边、分散”。
《抗震规范》明确规定：在6度抗震设防区，只有四层及以下才可以采用“嵌砌于框架之間的约束普通砖砌体的砌体抗震墙。
”除此限定条件以外的其他情况均应“采用钢筋混凝土抗震墙”。
且在8度(0.30g）及9度区已经不允许采用此种结构体系。
在平面上除应符合上述原则外，还应注意到上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐，不应将上部的砌体抗震墙作用在非抗震墙上。
如设计中确有困难，可以部分落在框架次梁上，但数量不宜过多，以利于荷载的传递。
底部抗震墙的布置，除上述原则外还需考虑上面砌体结构部分的质心位置，应使底层纵向和横向的刚心尽可能的与整幢房屋的质心相重合，以减小结构在扭转效应下的震害影响。
在设计过程中，发现有如下几种错误做法：1.1 剪力墙布置在一条纵轴线上。
当底层为车库或商业网点时，由于业主的使用要求，沿外纵墙均开大洞口，若按使用要求，此时沿外纵墙无法再设剪力墙，设计者往往在一条内纵墙轴线上通长或大量布置钢筋混凝土剪力墙，以便在结构计算时可以满足规范关于底部框架层与上部砌体层的刚度比的要求，但如此布置剪力墙，对抵抗扭转是极其不利的。
PKPM关于底框-抗震墙砌体结构设计的一些问题
PKPM关于底框-抗震墙砌体结构设计的一些问题底框结构注意问题▲底框结构上部砖混荷载？●底框结构里程序自动会把上部砖混荷载传至底框,不用自己再加●用STAWE算底框是,砌体方面有一个选项:1.按PM主菜单8算法;2.有限元整体算法.此处应该选1有限元整体算法对底框不太准,只供参考(PKPM技术人员说的)▲ sat－8计算底框时，结构体系选什么？●引用《pkpm新天地》2004年第5期咨询台的信息：计算砖混底框时，satwe第一项中的结构体系参数已经失效。
所以在计算底框时，satwe第一项中的结构体系参数无论选框架还是框剪结构都是无用的。
▲底框建模问题：（1）建模时在底层砼抗震墙处我同时输入砼抗震墙和框架梁是否正确？有开洞的墙处我将洞口直接开到框架梁底，这样对吗？●可以同时输入抗震墙和框架梁，框架梁作为边框梁。
若是底部二层框架时，中间一层可以不用输入抗震墙。
洞口可以直接开到框梁底。
（2）在PM楼层组装里面的设计参数里，总信息里结构主材应填什么？材料信息里主要墙体材料又该怎样填？●在PM地设计参数应当填“底框”，结构主材可以填混凝土。
在SATWE-8中的材料信息中应当填砌体。
（3）SATWE-8算完后，发现连梁超筋，而在墙洞上方有框梁，这是怎么回事？●底框主梁直接可按规范要求计算，应考虑荷载直接作用在梁上，超筋就调整梁断面尺寸。
（4）平法绘图时，应该将框架柱旁的墙肢与柱一起画配筋吗？●既然柱与墙肢接在一起，那柱是构造边缘构件，应当查计算结果中抗震墙中的计算结果，按边缘构件配筋并画在一起。
▲新规范中第7.1.8条1款要求底部框架-抗震墙房屋结构布置中，上部砌体抗震墙与底部框架梁或抗震墙对齐或基本对齐，在定量上如何把握？●底框房屋是一种不利于抗震的结构类型。
为提高其抗震能力，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中7.1.8条1款要求，上部砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙的轴线对齐或基本对齐，即大部分砌体抗震墙由下部的框架主梁或钢筋混凝土抗震墙支承，每单元砌体抗震墙最多有二道不落在框架主梁或钢筋混凝土抗震墙上，而是由次梁支托上部抗震墙。
谈底部框架抗震墙的特点及设计
公式计算 ； 为第 ｉ 层第 ｊ 墙段扣除洞 口及构造 柱后的水 平截面 面积； １ 混凝土构造 柱 Ａ 为 根 的截 面面积 ； 、 Ｇ 分别为混凝土 和砖砌体 的剪 切模 量 ； 为混凝土构造柱抗 剪参 与系数 ， 中柱 （ 边 中柱） ０ ， 包括 取 ． 边柱取 Ｏ ；ｅ ） ４ ＿ Ｆ （ 为第 ｋ层 ３ ｋ 的弹性地震作用标 准值 ；为结 构层 数； ｎ ｍ为第 ｉ 层墙段数 ； 为构造柱数。 ３ 底部框架一抗震墙砌体房屋 的结构体系 相连 ； ， 向抗震墙应在外纵轴线 布置开窗 同时 纵 根 据底部框 架一 震墙砌体 房 屋的抗震性 抗 洞 的抗震墙 或短肢 剪力墙 ，增 强横向抗倾覆 的 能和这两类房屋的特点 ， 底部框架一抗震墙砌 能力 ， 减小倾覆力矩对框架柱产生 的附加轴力 。 体房 屋结构体 系应附和下列要求 ： 另外 ， 尽可能地减少层数 、 降低层 高以削弱倾覆 底部框架 一 震墙砌体 房屋的底 层或底 部 抗 力矩的影 响。抗震设计中 ， 应尽可能使建筑平 面 两层应设置为框架～ 抗震墙体 系。 底部框架一抗 简洁 、 规则 ， 结构 的刚度 中心与质 心相一致 ， 震墙砌 体 房屋 的底层 或底 部 两层 受力 比较 复 以 减小地震作用下结构产生 的扭转 效应 ，对于结 杂 ， 而底 部的严重破坏将危及整个房屋 的安全 ， 构平面布置不规则 的房屋应注意偏离 结构刚度 加上地 震倾 覆力矩对框架柱产生 的附加轴力使 中心远端 的抗震墙或框架柱承载力的验算。 得框架 柱的变形能力有所降低等 因素 ，对底 部 建筑 立面应 避免头重脚轻 ，结构重 心尽可 的抗震结构体系的要求应更高一些 。 能降低 。出屋面部分如屋顶 的女儿墙 、水箱 间 ① 底部框架 一 抗震 墙砌体房 屋 的底 层或底 等， 由于根部与下部 结构连 接薄弱 ， 刚度 突变 ， 部两层均应 没置为纵、 向的双 向框架体系 ， 横 避 受 鞭梢效应影响严重 ，在地震时 容易 率先破坏 免一个方 向为框架、 一个方 向为连续梁的体系 。 倾倒 ； 另外 ， 其地震作用通过周边 的屋 面结构传 ②底 部框架一 抗震 墙砌体房 屋的底层 或底 至下部结构 ， 如屋面结构刚度不足时 ， 突出屋 部两层应设置为框架一 在 抗震墙体系， 使得在底部 面结构 的下部一定 范围内破 坏相对集 中。抗 震 形成抗震 的两道 防线 。为了增 强钢筋混凝土抗 设计 要求 出屋面建筑部 分的高 度不应过 高 ， 以 震墙的变形 和耗 能能力 ， 把钢 筋混凝土墙设 应 减小地震时产生的鞭梢效应 。同时 ， 控制结构竖 置为带边框 的钢筋混凝土墙 。 向强度和刚度 的均匀性。在中强地震作用下 ， 结 ③ 底层或底部两层的抗震墙宜沿纵 、横两 构进入弹塑性状态 ，结构 的薄弱楼层 将产生变 个 方 向对称 布置 ， 量使纵 、 尽 横抗震墙 相连 ； 钢 形集中 ， 其变形值数倍于其它楼层 ， 薄弱楼层 的 筋混凝土墙宜布置为 Ｔ形 、 形或 Ⅱ Ｌ 形。对于底
底框剪-上部砌体结构受力分析
底框剪-上部砌体结构受力分析摘要：本文通过对底框架剪力墙-上部砌体结构采用ANSYS有限元软件进行数值模拟分析，分别选用shell63单元和solid65单元模拟砌体结构，通过比较分析，用两种方法模拟的结构振型相似，自振频率的变化和理论结果是一致的，厚度小，频率高，厚度大，频率就小，结构受力和变形也较一致，而solid65单元模拟的结构周期偏长，受力增大。
关键词：底框架剪力墙砌体结构，ANSYS，数值模拟，模态分析概述底部框架剪力墙砌体结构这种结构形式经济实用，在我国乡镇建筑中仍有较多的底框剪力墙砌体结构形式。
从目前的研究成果来看，底部框架剪力墙砌体结构相比传统的砌体结构具有一定的抗震优势，但也存在较多问题。
现阶段对结构的抗震性能缺乏系统的研究，需要对结构的变形能力、内力分布、结构计算简图做详细的探讨，需要对相同条件下结构在抗震构造措施方面的特殊需要进行研究。
本文拟对底部一层框架剪力墙，上部四层砖混结构的实例进行有限元计算，分别采用shell63单元和solid65单元模拟砌体结构部分，分析比较其受力特点及变形，为工程实例提供可供参考的数值模型。
2.实例简介某底部框架剪力墙结构-上部砖砌体结构，五层底框架砖房，底层顶板为钢筋混凝土板150mm厚，梁的截面尺寸为250mm×650mm,柱的截面尺寸为450mm×450mm，砼抗震墙厚180mm，圈梁尺寸240mm×180mm和构造柱240mm×240mm，均采用C30混凝土。
砖房墙体采用Mu10的砖，M10的砂浆，砖墙基本于梁下设置。
房屋平面和立面尺寸如图1所示。
图1 底框砖房基本结构的底层平面和剖面图3.数值模拟本文采用有限元软件ANSYS对实例进行建模分析，因为结构为底部框架剪力墙结构-上部砖砌体结构，所以用两种方法模拟，主要区别在于上部结构的模拟单元选择不一样。
方法一：框架柱、框架梁采用beam188单元，剪力墙采用shell63单元，砌体墙采用shell63单元模拟。
底框-砌体结构设计
底框-砌体结构设计（底框-）砖混结构设计总结⼀、分析建筑条件，准备初步⼯作：1. 底框部分：（1）根据建筑条件图布置框架柱轴⽹，由抗震概念设计，尽量不要出现单根柱⽽不能形成⼀榀框架的情况，柱距⼀般为6⽶；（2）柱截⾯初步设计；单层商铺部分的框架柱截⾯设为350X350，底框部分的框架柱设为400X400；（3）根据柱轴⽹确定剪⼒墙的分布（长度和距离）；（4）剪⼒墙⼀般分布在楼梯间处，与电信专业协调，预留电表箱位置；（5）剪⼒墙往往矮⽽长，变形能⼒差，多为剪切破坏，宜开竖缝保证⾼宽⽐⼤于1.5；（6）根据底层店⾯部分的墙厚确定框架梁、柱偏⼼；（7）根据框架柱的设置和柱距，确定框架梁的⾼度和宽度（⼀般上⾯有出承重墙的框架梁宽度不⼩于350，其它墙梁宽度不⼩于300，⾼度不⼩于净跨的1/5）；（框架结构梁截⾯尺⼨控制办法：计算时⽤TAT，看计算结果配筋图内的配筋率图；要求全截⾯配筋率1.5-1.7之间）（8）其框架和抗震墙的抗震等级，6、7度可分别按三、⼆级采⽤；2. 砖混部分：（1）根据纵横墙的布置及可能会有的屋⾯构架，确定构造柱的位置和种类，（最外围的构造柱直接升到⼥⼉墙，门窗洞⼝处的构造柱尺⼨最好与门洞处的短墙吻合）（2）根据户型布置设置梁，包括其宽度和⾼度（其位置应把楼板分成规则的矩形，在阳台较⼤窗洞处或门窗连续设置处应设置过梁，且其⾼度加上门窗的⾼度应等于楼层⾼度）；（3）根据户型布置确定板厚，⼀般取短向跨度的1/35，但是最好不要⼩于100，客厅不⼩于120，否则影响使⽤；阳台、厨卫⼀般为90，屋⾯板厚120，楼梯梯板厚度为板跨的1/28，且平台梁⾼度与其下的窗⾼之和要等于建筑标⾼；（4）根据墙体外⽴⾯的腰线做法，确定外围圈梁的⾼度和做法；（5）根据总体要求，设置不同的结构标准层与荷载标准层；（6）阳台处的挑梁⾼度为挑出长度的1/3-1/6；⼆、输⼊计算模型，进⾏程序计算：1. 底框部分：（1） SAT-8计算底框时不能考虑风荷载。
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2012年8月湖北第二师范学院学报
Aug．2012第29卷第8期
Journal of Hubei University of Education
Vol．29
No.8
底框架剪力墙－砌体结构受力性能分析
胡显燕1
，邓
娟2，王玉岚1
，邓
洋
1
（1．湖北第二师范学院建筑与材料工程系，武汉430205；2．中冶南方工程技术有限公司，武汉430223）
摘
要：本文通过对底部框架剪力墙－砌体结构采用ANSYS 有限元软件进行建模，简化砌体结构的模型参数，然后进行模态分析，
并在重力荷载和水平荷载作用下，采用时程分析法，对结构进行受力和变形分析，满足规范要求。
关键词：底框架剪力墙砌体结构；ANSYS ；模态分析；变形收稿日期：2012－05－15
中图分类号：TU279
文献标识码：A
文章编号：1674-344X （2012）08-0094-02基金项目：校级重点学科建设项目；优秀科研教师团队建设项目（2012K303）
作者简介：胡显燕（1977－），女，湖北潜江人，讲师，硕士，研究方向为防灾减灾及防护工程。
1
概述
底部框架剪力墙砌体结构一般底部空间大，能满足商场、会议室、展览厅等需要大空间要求的建筑，上部砌体结构分隔较多，能满足住宅，办公等要求。
这种结构形式经济实用，所以在现代科技结构不断发展的今天仍有较多的结构形式采用底框剪力墙砌体结构的形式。
很多学者对这种结构进行了研究探讨。
李琪等人在水平位移模式和水平力模式下研究了底部框架－抗震墙砌体结构在地震作用下的弹塑性反应，发现随
着地震强度的增加，
均匀分布的水平力模式的静力弹塑性分析结构更接近时程分析结果［1］。
郑山锁等人按照1：6比例模型模拟了底部框架－砖抗震墙上部砖房在地震作用下的受力特点，变形特征，破坏形态等，提出了结构弹塑性动力分析的力学模型和方法，提出
了抗震建议［2］。
郭猛等人提出为增强框架结构和底部框架砌体结构的抗震性能，在框架内部设置稀疏框
格复合墙形成组合式抗震墙的方法，
并对该组合式抗震墙抗剪承载力计算方法进行了研究，文章中的建议公式有较好的计算精度，可供底部框架砌体结构的新
建或震后重建参考［3］。
本文针对底部一层框架剪力墙，上部四层砖混结构的实例进行有限元计算，分析其受力性能。
2实例建模
某底部框架剪力墙结构－上部砖砌体结构，五层底框架砖房，底层顶板为钢筋混凝土板150mm 厚，梁的截面尺寸为250mm ˑ650mm ，柱的截面尺寸为450mm ˑ450mm ，砼抗震墙厚180mm ，圈梁尺寸240mm ˑ180mm 和构造柱240mm ˑ240mm ，均采用C30混凝土。
砖房墙体采用Mu10的砖，M10的砂浆，砖墙基本于梁下设置。
房屋平面和立面尺寸如图1所示。
本文采用有限元软件ANSYS 对实例进行建模分析，
其中，框架柱、框架梁采用beam188单元，剪力墙采用SHELL63单元，砌体墙采用shell63单元模拟。
Beam188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛格梁结构理论，并考虑了剪切变
形的影响，
beam188是三维线性或者二次梁单元，每个节点六个或七个自由度。
SHELL63既有弯曲能力和又具有膜力，可以承受面内荷载和法相荷载。
本单元每个节点有6个自由度，应力刚化和大变形能力已经
考虑其中［4］。
其中砌体墙也考虑用SHELL63单元进行模拟，分析整体变形及模态分析，材料用C15，厚度10mm 进行简化建模。
建模时省略了上部砌体结构的
圈梁和构造柱。
根据
《混凝土结构设计规范》GB50010－2010［5］的规定，混凝土泊松比采用0．2。
建立有限
元模型，进行网格划分［6］。
模型如图2所示。
3结果分析
为了了解结构的振动特性，通过模态分析确定结构构件的频率响应和模态。
模态分析属于线性分析，模态分析选用Subspace 法，这里计算了底部框架剪力墙砌体结构的固有频率及对应的振型。
结构自振周期和固有频率见表1。
图1底框砖房基本结构的底层平面和剖面图
表1
各阶模态频率振型阶数12345频率（Hz ）
3．0460
8．2290
11．237
22．484
23．327
结构五阶振型图如图3所示，
底部框架剪力墙结构－上部砖砌体结构主要承受自重荷载和水平荷载，为验算其结构安全性，计算在自
·
49·
图2ANSYS
模型
图3五阶模态振型图
重荷载和水平荷载作用下的变形特性和受力特性，其
总变形，X 方向，Y 方向结点位移图，如图4所示。
根据《2010混凝土规范》对受弯构件的挠度限值规定为lo /200=24mm ，从以上变形看，满足要求。
从上图可
以看出，
沿X 方向结点位移主要集中在剪力墙部位，即沿纵向的变形最大，主要靠剪力墙来承受。
设计构件时要满足变形刚度的要求。
五种变形中，主要以一阶的变形为主。
图4变形图
4
结论
（1）采用有限元方法分析底部框架剪力墙结构－上部砖砌体结构时，可以将砌体结构模型简化为SHELL63单元进行计算，提高计算效率。
在今后进行的开裂分析中考虑采用SOLID65单元进行模拟。
（2）对底部框架剪力墙结构－上部砖砌体结构进行模态分析时，五阶模态中，以第一阶模态为主，设计时主要控制第一阶模态的变形，后几阶的变形可以通过构造设计满足要求。
（3）如果要做更细致的研究工作，对砌体材料应采用SOLID65单元模拟，而且要控制砌体这种非线性材料的收敛性。
这也是下一步工作的研究重点。
参考文献：
［1］李琪．底部框架－抗震墙砌体结构静力弹塑性分析［
J ］．河海大学学报（自然科学版），
2007，45（1）．［2］郑山锁．底部框剪砌体房屋抗震性能的试验研究［
J ］．土木工程学报，
2004，37（5）．［3］郭猛，等．框架－稀疏框格复合墙抗剪承载力计算方法研究［J ］．四川大学学报（工程科学版），2010，42（5）．［4］曾攀，等．基于ANSYS 平台有限元分析手册。
结构的建模
与分析．北京：机械工业出版社，
2011．［5］中华人民共和国国家标准．《混凝土结构设计规范》GB50010－2010．北京：中国建筑工业出版社，2011．
Analysis of the Frame Structure and Masonry Composite Structure
HU Xian-yan 1，DENG juan 2，WANG Yu-lan 1，DENG Yang 1
（1．Department of Architecture and Material Engineering ，Hubei University of Education ，Wuhan 430205，China ；
2．WISDRI Engineering ＆Research Incorporation Limited Company ，Wuhan 430223，China ）
Abstract ：The model of frame and masonry composite structure is built to analyse through simplifying the parameter of the masonry in this paper．The stress and the deformation of the structure is analyzed through time history analysis method when the gravity and the horizontal load are considered．The result is conformed to the standard．Key words ：frame and masonry composite structure ；ANSYS ；modal analysis ；deformation
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