砖混结构住宅底层储藏室或车库结构设计

第卷第期山东大学学报（工学版）年月Vol.No.JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCE)Month.Year收稿日期：yyyy-mm-dd作者简介：张树胜（1968-），男，河北省枣强县，高级工程师，大学本科，结构技术应用。电话E-mail:zpssbb@126.com文章编号:1672-3961(2005)0n－砖混结构住宅底层（储藏室或车库）结构设计探讨张树胜1；陈松2；孙立勇2德州市建诚勘察设计审查有限公司；德州市建筑规划勘察设计研究院山东省德州市邮编253000）山东省鲁北地质工程勘察院山东省德州市邮编253015）摘要：本论文主要讨论砖混结构住宅的底层，作为储藏室或车库使用时，外纵墙开洞对结构承载力的影响，以及针对开洞应该采取的结构措施，尽量提高整体结构的抗震性能，在满足《抗震规范》要求的前提下，需要采取的构造加强措施。关键词：砖混结构住宅底层；最大洞口宽度；最小墙垛尺寸；构造加强措施。中图分类号：TU文献标识码：A1、计算模型概况计算模型以两居室和三居室各一个单元进行组合的平面作为计算单元，建筑平面形式基本按照商品住房的一般模式。结构总层数为七层，高度19.1米，底层为储藏室或车库（层高2.5米），二~五层为住宅（层高2.9米），顶层为坡屋顶（闷顶），抗震设防烈度为七度（第一组），设计基本地震加速度值为0.01g，场地类别为Ⅲ类，特征周期0.45s，墙材采用蒸压砖，计算单元轴线长度37.6米，满足采用新墙材、现浇板砌体房屋伸缩缝最大间距的要求。通过对比计算分析，确定合理的外纵墙开洞尺寸和构造加强措施，使结构设计在基本满足建设方功能要求的前提下，符合现行规范对砖混结构抗震和构造的要求。计算模型的三维透视图（图1）和底层平面（图2）如下：图1结构计算三维透视图图2住宅底层平面图2、结构设计砖混结构住宅的底层通常作为车库或储藏室使用，尤其是作为车库使用时，底层外纵墙上需要开设较大的洞口才能满足车辆进出的要求，由于各种原因，设计人员首先考虑满足建设方的功能要求，对于外墙开洞对整体结构抗震能力的影响考虑不足，甚至有些3.0米~3.9米开间的房间，完全取消了外纵墙，造成整体结构出现较大的扭转效应，降低了结构的抗震能力。2.1外墙开设较大洞口时结构的抗震性能将开间3.6米以下的外纵墙全部开洞，3.9米以上开间的洞口宽度设为2700（开洞率已经超过《砼砖砌体结构技术规程》（DBJ14-042-2006）的规定，目前有相当一部分项目是这样设计的），底层抗震（PKPM）计算结果如图3。图中椭圆内的纵向墙体整体抗震能力不足，抗力与效应之比分别为0.78、0.82、0.90、0.93，各墙段配筋面积分别为933、767、1050、1728mm2（配筋面积偏大）。图3外墙开设大洞口时底层抗震验算采用SATWE软件确定结构的重心和刚度中心位置，可以看出刚度中心偏置较大，结果如图4。由于eq\o\ac(○,A)轴、eq\o\ac(○,B)轴抗震墙的减少，造成刚度中心向上移动，Y方向刚心偏移达1.5米（偏心率11.11%），在地震工况下将产生较大的扭矩，同时薄弱部位（图3中，椭圆内的墙体）首先破坏，刚度中心随后下移，此时由于eq\o\ac(○,A)轴的抗震墙很少，且各段墙的抗力系数分别为（从左到右）1.47、1.24、1.17，将会出现eq\o\ac(○,A)轴墙体从右到左各个击破，进而整体工程失去抗震能力。图4外墙开设大洞口时底层重心和刚度中心2.2控制外墙洞口尺寸时结构的抗震性能将开间3.6米~3.9米的外纵墙洞口设为2400宽的门洞，3.6米以下开间的洞口设为1500宽的窗洞或1000宽的门洞，底层抗震（PKPM）计算结果如图5。此时各纵向墙体整体抗震能力均满足要求。图5控制外墙开洞尺寸时底层抗震验算同样，采用SATWE软件确定结构的重心和刚度中心位置，此时刚度中心和重心位置基本重合，Y方向刚心偏移0.54米（偏心率4%），整体结构扭转效应很小。结果如图6。图6控制外墙开洞尺寸时底层重心和刚度中心3、计算结果对比外墙开设大洞口时的重力荷载Nd=64466.6KN,控制外墙开洞尺寸时的重力荷载Nx=64819.8KN,以上两种情况下的对比结果见表1。可以看出：在控制外墙开洞尺寸的情况下，X方向的偏心距（Xp）减小了14.52%，扭矩（Xn）减小了14.05%，Y方向的偏心距（Yp）减小了64%，扭矩（Yn）减小了63.8%，结构的整体抗震能力得到有效的提高，避免在地震作用下产生较大的扭转。表1计算结果对比项目大洞口小洞口减小值百分比Xm（m）3.543.470.071.98%Ym（m）24.7224.540.180.73%Xs（m）2.922.940.020.68%Ys（m）26.2225.081.144.35%Xp（m）-0.62-0.530.0914.52%Yp（m）1.50.540.9664%Xn（knm）-39969-34354561514.05%Yn（knm）96699350026169763.8%4、洞口尺寸控制按照《建筑设计资料集》（第二版）有关汽车库的相关尺寸，2.4米宽的洞口小型车可以通行，能够满足作为车库使用的要求。同时需要满足《抗震规范》（GB50011-2001）第7.1.6条砌体墙段局部尺寸限值的规定，建议在结构计算满足抗震设防的前提下，根据房间的开间大小来控制外纵墙的开洞尺寸：在七度设防区，以3.9米开间为基准，在开间居中的最大洞口宽度为2.4米；大于3.9米开间的房间洞口宽度可适当增加，但应该保证两侧墙垛的最小宽度不小于0.75米（构造要求）；小于3.9米开间的房间，应该首先保证两侧墙垛的最小宽度不小于0.75米，同时必须满足承重外墙开洞率不大于50%的限制；对六度设防区，在满足承重外墙开洞率不大于55%的前提下，3.6米~3.9米开间居中开设的最大洞口宽度可以为2.4米（但施工不方便，且小墙垛的砌筑质量不容易保证），小于3.6米和大于3.9米开间的房间按七度设防区的设置原则执行。5、构造加强措施按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《砼砖砌体结构技术规程》（DBJ14-042-2006）、《蒸压粉煤灰砖砌体技术规程》（DBJ14-048-2007）中有关抗震构造加强的规定，较大洞口（宽度2.4米、2.1米、2.0米）两侧需要设置构造柱（或边框柱）予以加强。建议按照图7、图8的构造措施控制最小墙垛尺寸，图8中的尺寸600~750仅用于六度设防区3.6米~3.9米开间的外纵墙。图7七度设防区最小墙垛尺寸及加强措施图8六度设防区最小墙垛尺寸及加强措施参考文