底层框架砌体结构抗震设计实例

底层框架砌体结构抗震设计实例

【例】某五层底框结构，平面图及剖面图示意如图1-图4所示，楼盖屋盖均为用现浇混凝土板。南北侧外纵墙的窗洞口1 800 mm×1 800 mm(底层外侧门洞

2 100 mm×2 100 mm)，内侧纵墙门洞900 mm×2 400 mm，其余的洞口尚包括1 500 mm×1 500 mm，1 500 mm×2 100 mm， 2 100 mm×2 100 mm等。底层框

架部分柱截面为400 mm×400 mm， 400 mm×500 mm，梁的截面为300 mm×500 mm， 350 mm×750 mm，300 mm×600 mm等，房屋端部尚设置了240 mm厚的钢筋混凝土抗震墙，洞口布置见图2所示。基础顶面标高－0.80 m。砖的强度等级为MU10，砂浆的强度等级为M10，混凝土等级为C30，钢筋采用HPB300，砌体容重取22 kN/m3(考虑面层粉刷)，混凝土容重取25 kN/m³，墙厚为240 mm。荷载取值楼面恒荷载5.0 kN/m2，屋面恒荷载6.5 kN/m2，楼面活荷载取2.0

kN/m2，屋面活荷载取0.5 kN/m2，屋面雪荷载取0.2 kN/m2。抗震设防烈度为7度设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组第三组，场地为Ⅱ类。

图1 底层建筑平面图

图2 标准层建筑平面图

图3 二层结构布置图

图4 剖面图

［解］1地震作用计算

1) 重力荷载代表值计算

计算方法基本如同前一个算例，需要注意三点：

一是屋顶活荷载不计入五层重力荷载代表值，但需要考虑屋顶雪荷载的一半；

二是砌体部分楼层的B轴线墙体为轻质隔墙；

三是第一计算层的重力荷载代表值需考虑二层梁、底层柱等钢筋混凝土构件的自重，还需要考虑在底层大空间内灵活布置隔墙部分的上半层墙重，底层的隔墙自重折算为1.0kN/m2的楼面荷载。

各计算层的重力荷载代表值计算结果如下：

五层 G

5

= 3 805.7 kN

四层 G

4

= 5 215.9 kN

三层 G

3

= 5 215.9 kN

二层 G

2

= 5 215.9 kN

一层 G

1

= 5 367.0 kN 2) 建筑总等效重力荷载代表值

G eq = 0.85∑G

5

i=1i

= 0.85×25 090.4=21 326.8 kN

3) 水平地震作用计算

根据题目条件，可查得α

max

=0.08，故房屋底部总水平地震作用标准为

F ek = α

max

× G

eq

=0.08×21 326.8 = 1 706.2 kN

采用底部剪力法求解各楼层的水平地震作用及地震剪力标准值，如表6-14所示，底部固定端标高一般取室外地坪以下500 mm处标高及基础顶标高两者之中的较大值，这里底层计算高度为其层高加800 mm，即4.5m。图5为水平地震作用及地震剪力分布图。

表6-14 水平地震作用及地震剪力标准值计算

图5 水平地震作用及地震剪力分布图

2抗震强度验算

楼屋盖属于刚性楼盖。采用PKPM软件进行结构分析，二层墙体的抗震验算结果如图6所示，其中，用圆圈阴影示意的墙段为抗力效应比最小的纵、横向墙段，可见各墙段均满足要求。

图6 二层墙体的抗震验算结果图

3底层框架抗震验算

底层框架的抗震计算简图如图7所示，其中倾覆力矩由框架上部楼层的水平地震作用产生。

图7 底层框架的计算简图

在分别求得一榀框架、砌体抗震墙和混凝土抗震墙的抗侧刚度后，可按式(6-20)计算框架上分摊的水平地震力，砌体砌体抗震墙和混凝土抗震墙的水平刚度需折减为计算值得20%和30%后，再按刚度分配水平地震力。在框架所承受的地震剪力求出后，将其作用在框架顶部，按结构力学的方法即可求出框架的内力，在按照框架结构的要求进行抗震强度验算，并需校核地震作用下的水平变形、楼层刚度比。

采用 PKPM 软件建立模型进行结构强度分析的结果详见图8，未发现不满足截面强度要求的梁柱，对框架部分进行水平变形验算，楼层横、纵向的最大

楼层位移为0.5mm， 0.6mm，均远小于规范限值【θ

e · h】= 1

800

×4 500 mm =

5.63mm；同时，校核底层与二层的水平刚度比，发现横、纵向的刚度比分别是1.28， 1.07，在《抗震规范》要求的范围1~2.5内，满足要求，两个方向的刚

度比比较接近，说明其结构设计尤其是底层结构布置相对合理，反映出底层设置钢筋混凝土抗震墙增加底层水平刚度的必要性。

图8