摘要：本論文主要討論磚混結(jié)構(gòu)住宅的底層，作為儲(chǔ)藏室或車庫(kù)使用時(shí)，外縱墻開洞對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響，以及針對(duì)開洞應(yīng)該采取的結(jié)構(gòu)措施，盡量提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，在滿足《抗震規(guī)范》要求的前提下，需要采取的構(gòu)造加強(qiáng)措施。
關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu)住宅底層；最大洞口寬度；最小墻垛尺寸；構(gòu)造加強(qiáng)措施。
1、計(jì)算模型概況
計(jì)算模型以兩居室和三居室各一個(gè)單元進(jìn)行組合的平面作為計(jì)算單元，建筑平面形式基本按照商品住房的一般模式。結(jié)構(gòu)總層數(shù)為七層，高度19.1米，底層為儲(chǔ)藏室或車庫(kù)（層高2.5米），二~五層為住宅（層高2.9米），頂層為坡屋頂（悶頂），抗震設(shè)防烈度為七度（第一組），設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.01g，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，特征周期0.45s，墻材采用蒸壓磚，計(jì)算單元軸線長(zhǎng)度37.6米，滿足采用新墻材、現(xiàn)澆板砌體房屋伸縮縫最大間距的要求。通過(guò)對(duì)比計(jì)算分析，確定合理的外縱墻開洞尺寸和構(gòu)造加強(qiáng)措施，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在基本滿足建設(shè)方功能要求的前提下，符合現(xiàn)行規(guī)范對(duì)磚混結(jié)構(gòu)抗震和構(gòu)造的要求。計(jì)算模型的三維透視圖（圖1）和底層平面（圖2）如下：
圖1 結(jié)構(gòu)計(jì)算三維透視圖
圖2 住宅底層平面圖
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
磚混結(jié)構(gòu)住宅的底層通常作為車庫(kù)或儲(chǔ)藏室使用，尤其是作為車庫(kù)使用時(shí)，底層外縱墻上需要開設(shè)較大的洞口才能滿足車輛進(jìn)出的要求，由于各種原因，設(shè)計(jì)人員首先考慮滿足建設(shè)方的功能要求，對(duì)于外墻開洞對(duì)整體結(jié)構(gòu)抗震能力的影響考慮不足，甚至有些3.0米~3.9米開間的房間，完全取消了外縱墻，造成整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，降低了結(jié)構(gòu)的抗震能力。
2.1 外墻開設(shè)較大洞口時(shí)結(jié)構(gòu)的抗震性能
將開間3.6米以下的外縱墻全部開洞，3.9米以上開間的洞口寬度設(shè)為2700（開洞率已經(jīng)超過(guò)《砼磚砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ14-042-2006）的規(guī)定，目前有相當(dāng)一部分項(xiàng)目是這樣設(shè)計(jì)的），底層抗震（PKPM）計(jì)算結(jié)果如圖3。圖中橢圓內(nèi)的縱向墻體整體抗震能力不足，抗力與效應(yīng)之比分別為0.78、0.82、0.90、0.93，各墻段配筋面積分別為933、767、1050、1728mm2（配筋面積偏大）。
圖3 外墻開設(shè)大洞口時(shí)底層抗震驗(yàn)算
采用SATWE軟件確定結(jié)構(gòu)的重心和剛度中心位置，可以看出剛度中心偏置較大，結(jié)果如圖4。由于A軸、B軸抗震墻的減少，造成剛度中心向上移動(dòng)，Y方向剛心偏移達(dá)1.5米（偏心率11.11%），在地震工況下將產(chǎn)生較大的扭矩，同時(shí)薄弱部位（圖3中，橢圓內(nèi)的墻體）首先破壞，剛度中心隨后下移，此時(shí)由于的抗震墻很少，且各段墻的抗力系數(shù)分別為（從左到右）1.47、1.24、1.17，將會(huì)出現(xiàn)A軸墻體從右到左各個(gè)擊破，進(jìn)而整體工程失去抗震能力。
圖4 外墻開設(shè)大洞口時(shí)底層重心和剛度中心
2.2 控制外墻洞口尺寸時(shí)結(jié)構(gòu)的抗震性能
將開間3.6米~3.9米的外縱墻洞口設(shè)為2400寬的門洞，3.6米以下開間的洞口設(shè)為1500寬的窗洞或1000寬的門洞，底層抗震（PKPM）計(jì)算結(jié)果如圖5。此時(shí)各縱向墻體整體抗震能力均滿足要求。
圖5 控制外墻開洞尺寸時(shí)底層抗震驗(yàn)算
同樣，采用SATWE軟件確定結(jié)構(gòu)的重心和剛度中心位置，此時(shí)剛度中心和重心位置基本重合，Y方向剛心偏移0.54米（偏心率4%），整體結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)很小。結(jié)果如圖6。
圖6 控制外墻開洞尺寸時(shí)底層重心和剛度中心
3、計(jì)算結(jié)果對(duì)比
外墻開設(shè)大洞口時(shí)的重力荷載Nd=64466.6KN, 控制外墻開洞尺寸時(shí)的重力荷載Nx=64819.8KN,以上兩種情況下的對(duì)比結(jié)果見表1。可以看出：在控制外墻開洞尺寸的情況下，X方向的偏心距（Xp）減小了14.52%，扭矩（Xn）減小了14.05%，Y方向的偏心距（Yp）減小了64%，扭矩（Yn）減小了63.8%，結(jié)構(gòu)的整體抗震能力得到有效的提高，避免在地震作用下產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)。
4、洞口尺寸控制
按照《建筑設(shè)計(jì)資料集》（第二版）有關(guān)汽車庫(kù)的相關(guān)尺寸，2.4米寬的洞口小型車可以通行，能夠滿足作為車庫(kù)使用的要求。同時(shí)需要滿足《抗震規(guī)范》（GB50011-2001）第7.1.6條砌體墻段局部尺寸限值的規(guī)定，建議在結(jié)構(gòu)計(jì)算滿足抗震設(shè)防的前提下，根據(jù)房間的開間大小來(lái)控制外縱墻的開洞尺寸：在七度設(shè)防區(qū)，以3.9米開間為基準(zhǔn)，在開間居中的最大洞口寬度為2.4米；大于3.9米開間的房間洞口寬度可適當(dāng)增加，但應(yīng)該保證兩側(cè)墻垛的最小寬度不小于0.75米（構(gòu)造要求）；小于3.9米開間的房間，應(yīng)該首先保證兩側(cè)墻垛的最小寬度不小于0.75米，同時(shí)必須滿足承重外墻開洞率不大于50%的限制；對(duì)六度設(shè)防區(qū)，在滿足承重外墻開洞率不大于55%的前提下，3.6米~3.9米開間居中開設(shè)的最大洞口寬度可以為2.4米（但施工不方便，且小墻垛的砌筑質(zhì)量不容易保證），小于3.6米和大于3.9米開間的房間按七度設(shè)防區(qū)的設(shè)置原則執(zhí)行。
5、構(gòu)造加強(qiáng)措施
按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）、《砼磚砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ14-042-2006）、《蒸壓粉煤灰磚砌體技術(shù)規(guī)程》（DBJ14-048-2007）中有關(guān)抗震構(gòu)造加強(qiáng)的規(guī)定，較大洞口（寬度2.4米、2.1米、2.0米）兩側(cè)需要設(shè)置構(gòu)造柱（或邊框柱）予以加強(qiáng)。建議按照?qǐng)D7、圖8的構(gòu)造措施控制最小墻垛尺寸，圖8中的尺寸600~750僅用于六度設(shè)防區(qū)3.6米~3.9米開間的外縱墻。
圖7 七度設(shè)防區(qū)最小墻垛尺寸及加強(qiáng)措施
圖8 六度設(shè)防區(qū)最小墻垛尺寸及加強(qiáng)措施
參考文獻(xiàn):
[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）（2008年版）
[2]《砼磚砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ14-042-2006）
[3]《蒸壓粉煤灰磚砌體技術(shù)規(guī)程》（DBJ14-048-2007）
[4]《多層磚房抗震構(gòu)造詳圖》（L03G313）
[5]《建筑設(shè)計(jì)資料集》（第二版） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社
