汶川地震中填充墻對鋼筋混凝土框架結構抗震性能的影響及分析

1、第36卷第5期2010年10月四川建筑科學研究SichuanBuildingScience141汶川地震中填充墻對鋼筋混凝土框架結構抗震性能的影響及分析潘毅，一，楊瓊，林擁軍，張豐報(1西南交通大學土木工程學院，四川成都610031；2四川省建筑科學研究院，四川成都61(~81；3抗震工程技術四川省重點實驗室，四川成都610031)摘要：汶川地震中大量鋼筋混凝土框架結構受到不同程度的損壞，主要的震害表現(xiàn)為框架結構的填充墻出現(xiàn)嚴重開裂或破

2、壞，而框架結構的主體構件(框架梁、框架柱)破壞相對較輕。目前，我國規(guī)范中填充墻對框架結構抗震性能的影響沒有詳細說明，而填充墻與框架結構的相互作用對于結構抗震性能的影響卻是存在的。結合汶川地震中填充墻框架結構的各種破壞情況，研究填充墻與框架結構之間作用的機理，分析地震作用下填充墻對于框架結構抗震性能的影響，并對填充墻框架結構的抗震設計和抗震加固提出合理的建議。關鍵詞：填充墻；鋼筋混凝土框架；抗震性能中圖分類號：TU3754文獻標識碼：A文

3、章編號：1008—1933(2010)05—141—04SeismicanalysisofmasonryinfilledRCframestructuresinWenchuanearthquakePANYi，YANGQiong，UNYongjun，ZHANGFengbao(1SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China；2SichuanIn

4、stituteofBuildingResearch，Chengdu610081，China；3KeyLaboratoryofSeismicEngineeringofSichuanProvince，Chengdu610031，China)Abstract：IntheWenchuanearthquake，amassofmasonryinfilledRCframestucuressufereddiferentdegreeofdestructi

5、on，themainearthquakedamageisthatthemasonryiniilledwailspresentedtheseriouscrackorthedestruction，butthedamageofmainframememberwasrelativelylight，suchasbeamsorcolumnsAtpresent，theseismicpropertyofthemasonry—infiHedwallshas

6、n’texplicitexplanationinOil1“nationcode，buttheinfluenceofthemasonryinfiUedwallsandRCframestucures’SinteractiontotheRCframeseismicprope~yexistedCombinedwithdiferentdestructionsituationofmasonry—infiUedRCframestructures，th

7、einteractivemechanismofthemasonry—infiUedwallsandframestucureswasstudied，andtheinfluenceofthemasonry—infinedwallstotheRCframeseismicpropertywasanalyzedMoreoverthereasonableproposaltomasonryinfilledRCframestructure’Sseism

8、icdesignandstrengtheningWasputforwardKeywords：masonryinfiUedwalls；reinforcedconcreteframe；seismicproperty0引言2008年5月12日在中國四川汶川發(fā)生了里氏80級地震，這次地震中大量的建筑物損毀，對人們的生產(chǎn)生活造成了嚴重影響。大量鋼筋混凝土框架收稿日期：200905—12作者簡介：潘毅(1977一)，男，重慶人，副教授，博士，研究方

9、向為工程結構的鑒定與加固理論及應用、混凝土結構的耐久性和纖維復合結構?；痦椖浚簢铱萍贾斡媱澱n題資助項目(2009BAJ28B01)；西南交通大學?？茖W基金資助項目(2008A02，2008A05)；西南交通大學青年教師科研起步資助項目(2008Q08I)E—mail：panyi@homeswjtueduall結構的震害表現(xiàn)為填充墻出現(xiàn)裂縫、甚至倒塌，柱頂和柱腳處保護層脫落、縱筋壓屈。按現(xiàn)行規(guī)范進行框架結構設計時，將填充墻視為非結構

10、構件，采用純框架的設計方法，僅將填充墻的自重計算到結構荷載中去，填充墻在結構體系中不起承重和抗剪作用。我國GB50011—2001《建筑抗震設計規(guī)范》374條中規(guī)定：圍護墻和隔墻應考慮對結構抗震的不利影響，避免不合理設置而導致主體結構的破壞。該條僅指出了填充墻的設置可能對主體結構帶來的不利影響，但并沒有明確指出影響的具體方式以及對主體結構影響的程度。JGJ3—2002((高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》對框架結構中的填充墻設計的規(guī)2010N

11、o5潘毅，等：汶川地震中填充墻對鋼筋混凝土框架結構抗震性能的影響及分析143置形式復雜，會造成在整個平面內(nèi)的剛度不對稱，使結構的質(zhì)量中心和剛度中心的偏離。在地震作用下，這種結構的建筑將受到扭矩的作用，很可能發(fā)生扭轉破壞。圖4為汶川地震中漢旺鎮(zhèn)某框架結構的破壞情況，該建筑底層為商用，為了得到大空間，去掉了部分填充墻，又由于使用功能的要求，后砌了一部分墻來分割空間，這使得該建筑底層填充墻的平面布置很復雜，在平面上的剛度很不均勻，在地震中發(fā)生

12、了扭轉破壞。圖4某框架結構的扭轉破壞情況Fig4Torsionfailureofaframeconstruction22填充墻沿豎向布置不均勻造成的薄弱層破壞一些框架結構的底層設計為倉庫、車庫，特別是一些臨街建筑的底層，經(jīng)常設計為商店，這些功能都需要有較大的空間，導致底層布置的填充墻較上部填充墻就偎少，有時甚至不布置。這就造成了結構豎向剛度突變，底層剛度過小，底層就成為了結構的薄弱層，容易發(fā)生薄弱層破壞。圖5為汶川地震中都江堰市某新建房

13、屋的破壞情況，該建筑為住宅樓，底層設計為車庫。該底層全部為框架梁、柱，沒有填圖5都江堰市某建筑底層薄弱層破壞Fig5Weaklayerfailureofabuilding’S[roundfloor充墻，形成了薄弱層，地震后底層柱基本全部形成塑性鉸，保護層脫落，縱筋屈曲，形成了典型的薄弱層破壞。雖然該建筑底層柱破壞嚴重，但是上部結構卻基本沒有受到多大影響。這為我們進行抗震設計提供了思路，可以在建筑的基礎部位設置隔震層，通過隔震層提高整個隔

14、震建筑的阻尼及自振周期，從而達到減輕地震對上部主體結構損壞的目的。23填充墻開洞造成的短柱破壞短柱破壞是這次汶川地震中的常見破壞形式。由于開設門窗洞口的需要，砌體只填充到框架柱的局部高度。這部分填充墻約束了框架柱底部的自由變形，減小了柱的有效計算高度，加大了該部分柱的側向剛度。而地震作用是按抗側力構件的剛度進行分配，這部分增加了剛度的柱子必將分配到更大的剪力，若超出其抗剪承載力，就發(fā)生脆性的剪切破壞，形成短柱破壞，如圖6所示。由于短柱的

15、破壞具有明顯的脆性，其存在會對結構的抗震性能受到嚴重影響，因此，應加強構造措施來避免該類破壞。圖6填充墻開洞造成的短柱破壞Fig6Shortcolumnfailureofmasonryinfllledwallsopening此外，實際工程中填充墻通常直接在框架梁上砌筑，這就減小了框架梁的彎曲變形，增大了框架梁的剛度，導致柱端首先發(fā)生彎曲破壞而形成塑性鉸，使框架結構的“強柱弱梁”的屈服機制就難以實現(xiàn)，如圖7所示。3結論與建議在填充墻框架結