在8度地震區(qū)如何對多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)(層數(shù)為9層及9層以下或房屋高度不超過28m)進(jìn)行設(shè)計(jì),是一個(gè)值得探討的問題。
一、多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)
對抗震設(shè)防烈度為8度的多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí),抗震規(guī)范GB50011-2001和高規(guī)均規(guī)定:在抗震設(shè)防烈度為8度的地區(qū),房屋高度不超過80m時(shí),抗震等級(jí)為二級(jí)。
抗震規(guī)范GBJll-89把8度地震區(qū),高度在35-80m范圍內(nèi),屬于丙類建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)定為二級(jí),而把高度在35m以下屬于丙類筑的剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)定為三級(jí)。
建議抗震規(guī)范GB50011-2001在修訂時(shí),把8度區(qū)層數(shù)不超過9層,高度不超過28m,屬于丙類建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)定為三級(jí)。
此外,建議對8度地震區(qū)的多層住宅短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和多層部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),相應(yīng)的規(guī)定也宜適當(dāng)放寬。
二、多層剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度
抗震規(guī)范GB50011—2001規(guī)定,剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的l/8和底部2層二者的較大值,且不大于15m.即底部加強(qiáng)部位的高度至少為2層。這對于層數(shù)不超過6層的多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu),顯然偏嚴(yán)。對比砌體結(jié)構(gòu),8度區(qū)6層及接近6層的砌體結(jié)構(gòu),除下部1/3樓層橫墻內(nèi)的構(gòu)造柱間距要適當(dāng)減小外,并無底部專門加強(qiáng)的規(guī)定。
建議取墻肢總高度的l/10和底部1層二者的較大值。
三、多層剪力墻結(jié)構(gòu)無地下室時(shí)的底層層高
目前框架結(jié)構(gòu)無地下室時(shí),底層層高的計(jì)算方法大體有以下三種:
(1)按混凝土規(guī)范GB50010-2002第7.3.11條第2款:框架結(jié)構(gòu)底層層高為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度。
(2)按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第8.2.6條做成高杯口基礎(chǔ),滿足表8.2.6對杯壁厚度的要求,則底層層高為從基礎(chǔ)短柱頂面到一層樓蓋頂面的高度。
(3)參照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5003-2001)第5.1.3條,當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪并配構(gòu)造鋼筋時(shí),底層層高可取室外地面以下500mm到一層樓蓋頂面的高度。
多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比一般小于等于2,屬于剛性建筑,破壞模型均呈剪切型。而高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高寬比可以達(dá)到5,在水平力作用下,屬于豎向彎曲型結(jié)構(gòu)或彎剪型結(jié)構(gòu),破壞模型呈彎曲型或彎剪型。
比照多層框架結(jié)構(gòu)的辦法,多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)無地下室時(shí),底層層高的計(jì)算方法亦可有以下三種:
。1)從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度。
。2)在±0.0地面以下-0.10m處附近,加厚剪力墻形成“短墻”(宜使短墻厚度至少大于等于2倍墻厚),從短墻頂面起計(jì)算剪力墻結(jié)構(gòu)底層層高。
(3)當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪并配構(gòu)造鋼筋時(shí),底層層高可取室外地面以下500mm到一層樓蓋頂面的高度。
建議:抗震設(shè)計(jì)時(shí),當(dāng)多層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比符合剛性建筑要求時(shí),對于無地下室的多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)或多層框架結(jié)構(gòu),若埋置深度較淺,應(yīng)采用第一種做法和計(jì)算方法。若埋置深度較深,可采用第二或第三種做法和計(jì)算方法。
當(dāng)多層框架結(jié)構(gòu)無地下室,基礎(chǔ)(柱下獨(dú)立基礎(chǔ))埋置深度又較深時(shí),為了減小底層柱的計(jì)算長度和底層位移,在±0.00以下適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁,此時(shí)宜將從基礎(chǔ)頂面至首層頂面分為兩層:從基礎(chǔ)頂面至拉梁頂面為一層,從拉梁頂面至首層頂面為二層,即將原結(jié)構(gòu)增加一層進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)時(shí),從基礎(chǔ)頂面至首層頂面的柱應(yīng)按有關(guān)規(guī)定予以加強(qiáng),拉梁按框架梁設(shè)計(jì),獨(dú)立基礎(chǔ)按偏心受壓設(shè)計(jì)。
當(dāng)多層框架結(jié)構(gòu)無地下室,基礎(chǔ)(柱下獨(dú)立基礎(chǔ))埋置深度較淺,此時(shí)若設(shè)拉梁,一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)頂面,拉梁可按軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì),獨(dú)立基礎(chǔ)按中心受壓設(shè)計(jì)。
四、多層剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位墻肢截面厚度
多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)抗震等級(jí)為三級(jí)確定底部加強(qiáng)部位墻肢截面厚度,當(dāng)墻厚不滿足要求時(shí),應(yīng)按高規(guī)附錄D計(jì)算墻體的穩(wěn)定,但不得小于160mm。
多層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的外墻厚度不能取得太薄,應(yīng)比內(nèi)墻適當(dāng)加厚。主要原因,一是外墻通常開洞較多,容易形成弱的小墻肢;二是當(dāng)房屋開間較大時(shí),較厚的樓板要求外墻有較大的出平面剛度和較大的出平面抗彎能力。
五、剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)
剪力墻約束邊緣構(gòu)件非陰影區(qū)箍筋或拉筋的配筋方式,可按下列規(guī)定執(zhí)行:
1)外圈設(shè)置封閉箍筋,該封閉箍筋伸入陰影區(qū)域內(nèi)一倍縱向鋼筋間距,并箍住該縱向鋼筋,封閉箍筋內(nèi)設(shè)置拉筋。
2)當(dāng)水平分布筋的錨固及布置同時(shí)滿足下列條件時(shí),水平分布筋可取代相同位置(相同標(biāo)高)處的封閉箍筋。
當(dāng)墻體水平筋在陰影部分有可靠錨固,且非陰影部分兩端的拉筋同時(shí)牢牢鉤住墻體水平筋和豎向筋時(shí),可以代替一部分約束邊緣構(gòu)件非陰影部分的箍筋或拉筋,另一部分則配置密閉箍筋或拉筋,兩部分之和滿足配箍特征值的要求。這樣做既可達(dá)到約束混凝土,提高延性的目的,又不致造成非陰影部分的水平方向鋼筋過密,施工難以擺放的問題。
六、多層建筑樓層扭轉(zhuǎn)位移控制條件
多層建筑結(jié)構(gòu)的絕對側(cè)移值很小,層間位移角也很小,建設(shè)部建質(zhì)[2003]46號(hào)文件指出:“規(guī)則性要求的嚴(yán)格程度,可依設(shè)防烈度不同有所區(qū)別。當(dāng)計(jì)算的最大水平位移、層間位移很小時(shí),扭轉(zhuǎn)位移比的控制可略有放寬。”因此,多層建筑結(jié)構(gòu)的樓層的扭轉(zhuǎn)位移控制條件可適當(dāng)放寬。建議不宜大于1.5,不應(yīng)大于2.0。