對(duì)框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的思考

1、<p>　　對(duì)框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的思考</p><p>　　【摘要】文章首先通過對(duì)框架填充墻結(jié)構(gòu)概述進(jìn)行了闡述，接著對(duì)填充墻可能帶來的不利影響進(jìn)行了細(xì)致的分析，最后重點(diǎn)探討了框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法和展望。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】框架填充墻，抗震設(shè)計(jì)，思考 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p>

2、<p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　我國(guó)對(duì)框架填充墻在解決我國(guó)房屋抗震問題中起到了很大的作用，只有在框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中加強(qiáng)思考，分析其出現(xiàn)的問題并制定解決措施，才能夠使框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的作用得到更大的發(fā)揮。 </p><p>　　二、框架填充墻結(jié)構(gòu)概述 </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱兩

3、大部分組成，并通過剛接或者鉸接的方式構(gòu)成承重體系。即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載，因其具有平面布置靈活、室內(nèi)空間大等優(yōu)點(diǎn)而成為建筑工程中使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)體系之一?？蚣芙Y(jié)構(gòu)一般使用填充墻進(jìn)行房間分割。目前，我國(guó)廣泛使用的填充墻為輕質(zhì)混凝土砌塊和空心磚砌體。無論是輕質(zhì)混凝土砌塊填充墻還是空心磚砌體填充墻的加入，框架結(jié)構(gòu)的受力性能都會(huì)發(fā)生改變。整個(gè)框架房屋的質(zhì)量、剛度、自振周期以及整體變形和位移較純框架結(jié)構(gòu)都會(huì)

4、有較大的不同，而許多設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中往往都沒有考慮這些變化，只是把填充墻作為一種均布荷載輸入到結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件中，使得計(jì)算所用的力學(xué)模型與實(shí)際有較大的出入。 </p><p>　　三、填充墻可能帶來的不利影響 </p><p>　　目前，許多設(shè)計(jì)人員有一種錯(cuò)誤的理解，認(rèn)為在框架結(jié)構(gòu)中添加填充墻會(huì)提高結(jié)構(gòu)總體抵抗地震作用的能力，這實(shí)際上是一個(gè)誤區(qū)。美國(guó)作了許多關(guān)于框架填充墻方面的試驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、果都顯示出，填充墻的存在不能提高框架結(jié)構(gòu)的抗震能力。 </p><p>　　1、框架填充墻層間剛度的突變 </p><p>　　在臨街商住樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在填充層內(nèi)，由于造價(jià)的因素，設(shè)計(jì)人員多采用底部框架抗震墻結(jié)構(gòu)，上部抗震墻體材料一般采用磚砌體或混凝土空心小砌塊。但是當(dāng)業(yè)主需要建設(shè)超高層建筑時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)采用框架填充墻的結(jié)構(gòu)形式。在底部框架抗震墻結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)行抗震規(guī)范明確指出了房屋側(cè)移

6、剛度比的限值，而在框架填充墻結(jié)構(gòu)中，側(cè)移剛度比一般未引起設(shè)計(jì)人員足夠的重視。 </p><p>　　2、框架柱形成短柱 </p><p>　　在框架填充墻結(jié)構(gòu)中，梁上由于有填充墻的作用，會(huì)形成強(qiáng)梁弱柱，在地震作用下梁的塑性鉸很可能出現(xiàn)在柱子產(chǎn)生塑性鉸之后。當(dāng)框架填充墻結(jié)構(gòu)在兩柱間開通窗時(shí)，柱子極易形成短柱，在地震作用下短柱兩端很容易形成塑性鉸，柱子受到的剪力也會(huì)明顯增大，而在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

7、中，很可能會(huì)忽略這一點(diǎn)。建議在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)柱子易形成短柱的部位（填充墻頂部到框架梁底部部分）直接按短柱的處理方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，防止形成的短柱過早出現(xiàn)塑性鉸。 </p><p>　　3、整個(gè)框架填充墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn) </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)因?yàn)樘畛鋲Φ募尤胗锌赡墚a(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)。一個(gè)本來均勻規(guī)整的框架結(jié)構(gòu)由于加入了填充墻，造成結(jié)構(gòu)的剛度中心偏移，從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生偏移。還有一點(diǎn)需要指出的

8、是，在框架結(jié)構(gòu)整體剛度計(jì)算方面，由于有關(guān)規(guī)范沒有考慮填充墻的作用，設(shè)計(jì)人員計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)的剛度中心與實(shí)際剛度中心可能會(huì)有較大的偏差，因而可能會(huì)使結(jié)構(gòu)在地震作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)被忽視，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在地震中因扭轉(zhuǎn)而破壞。建議在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)高度重視填充墻帶來的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在填充墻較少的部分盡量采用鋼筋混凝土抗震墻和滿灌芯的配筋砌塊砌體抗震墻以加強(qiáng)薄弱區(qū)的剛度，減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)作用。并且增加的抗震墻盡量布置一些在結(jié)構(gòu)平面的周邊，使結(jié)構(gòu)整體的抗扭剛度得到較大

9、增強(qiáng)。 </p><p>　　四、框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法和展望 </p><p>　　從近年來填充墻框架理論與試驗(yàn)研究成果可知，填充墻框架由于框架與填充墻之間的協(xié)同工作，其受力性能與空框架存在明顯差異。填充墻框架的剛度、承載能力、耗能能力均比空框架有顯著提高，同時(shí)由于剛度大且填充墻開裂較早，因而在地震時(shí)填充墻的震害較容易出現(xiàn)。鑒于填充墻對(duì)框架影響的優(yōu)缺點(diǎn)并存，現(xiàn)階段的理論與試驗(yàn)研究雖

10、取得一定的成果，但仍不夠完善，在設(shè)計(jì)中全面考慮其影響仍有困難，設(shè)計(jì)理論的進(jìn)步和墻體材料的改革也迫切需要開展進(jìn)一步的研究工作。 </p><p><b>　　1、新型砌體材料 </b></p><p>　　在全國(guó)范圍的墻改政策的推動(dòng)下，以前在框架結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中普遍使用的實(shí)心黏土磚填充墻材料正逐步被一些新型砌體材料(包括混凝土空心砌塊、粉煤灰砌塊、加氣混凝土砌塊

11、等)所取代。但由于缺少新型砌體填充墻框架結(jié)構(gòu)抗震性能的相關(guān)研究，目前設(shè)計(jì)中仍主要沿用基于黏土磚填充墻的規(guī)定，使得新型墻體材料的性能優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮，在一定程度上阻礙新型砌體填充墻的推廣應(yīng)用。因此，開展新型砌體填充墻框架抗震性能和設(shè)計(jì)方法研究，既可為今后新型填充墻框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)也有助于墻改、節(jié)能政策以及新型材料的推廣和應(yīng)用。 </p><p>　　2、試驗(yàn)和理論研究工作 </p>

12、<p>　　建筑物的性能水平是結(jié)構(gòu)性能水平和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能水平的綜合體現(xiàn)。填充墻作為框架結(jié)構(gòu)中最重要且易遭受地震損壞的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其在不同水平的設(shè)計(jì)地震作用下的性能，特別是不同性能目標(biāo)下的變形容許值的研究就顯得至關(guān)重要?？紤]到以往填充墻框架的研究工作并不在基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念背景下開展，且一般是以黏土磚填充墻為研究對(duì)象，因此，很有必要針對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論的需要，開展關(guān)于新型砌體填充墻RC框架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)和理論研究工作，特

13、別是不同性能水平的損傷狀態(tài)描述和變形容許值的研究。 </p><p>　　3、開展多層多跨填充墻框架結(jié)構(gòu)試驗(yàn) </p><p>　　由于試驗(yàn)條件的限制，以前大多數(shù)的試驗(yàn)研究都是以單層單跨填充墻框架基本結(jié)構(gòu)單元作為研究對(duì)象。大量基于基本填充墻框架單元的研究成果均表明填充墻框架的剛度、承載能力乃至耗能能力均比空框架有明顯提高。這種認(rèn)識(shí)造成工程界對(duì)于填充墻框架的抗震設(shè)計(jì)方法過于簡(jiǎn)化。除了在地震作

14、用計(jì)算時(shí)采用周期折減系數(shù)以考慮填充墻對(duì)整體剛度的影響，其它設(shè)計(jì)計(jì)算均不考慮填充墻對(duì)強(qiáng)度、剛度和剪力分配的影響，且往往認(rèn)為這種簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法是偏于安全的。實(shí)際震害卻揭示了砌體填充墻的剛度效應(yīng)和約束效應(yīng)所造成的短柱破壞、扭轉(zhuǎn)破壞和軟弱層破壞是框架結(jié)構(gòu)地震倒塌的主要影響因素。因此，很有必要針對(duì)填充墻框架的上述震害特點(diǎn)，開展多層多跨填充墻框架結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，以研究填充墻沿跨間和層間的不均勻布置對(duì)填充墻框架抗震性能的影響。 </p><

15、;p>　　4、填充墻與框架的連接方式 </p><p>　　目前關(guān)于填充墻連接方式和填充墻開洞情況對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能影響的研究成果尚少見報(bào)道。填充墻與框架的連接方式不僅影響填充墻平面內(nèi)在受荷載后的承載能力發(fā)揮和平面外性能，同時(shí)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的受力性能也有影響。填充墻開洞的位置與大小不僅影響其自身的受力性能和破壞形態(tài)，而且和框架結(jié)構(gòu)破壞模式有一定關(guān)系。故應(yīng)對(duì)這兩方面開展進(jìn)一步研究，以尋求可靠實(shí)用的連接方式和完善填充墻

16、框架的承載能力計(jì)算。 </p><p>　　5、框架與填充墻的剪力分配 </p><p>　　框架與填充墻的剪力分配隨填充墻與框架剛度比和填充墻所處性能狀態(tài)的不同而變化。由于填充墻的剛度和強(qiáng)度在地震作用過程中處于動(dòng)態(tài)變化過程，填充墻框架中填充墻與框架各自不利地震內(nèi)力的確定尚有待進(jìn)一步試驗(yàn)和理論研究。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語(yǔ) </b&

17、gt;</p><p>　　框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面系統(tǒng)復(fù)雜的綜合設(shè)計(jì)，尤其要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)中常見問題的認(rèn)識(shí)與研究，提高抗震設(shè)計(jì)的意識(shí)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，加強(qiáng)框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平的提高。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.