對框架填充墻結構抗震設計的思考

1、<p>　　對框架填充墻結構抗震設計的思考</p><p>　　【摘要】文章首先通過對框架填充墻結構概述進行了闡述，接著對填充墻可能帶來的不利影響進行了細致的分析，最后重點探討了框架填充墻結構抗震設計的方法和展望。 </p><p>　　【關鍵詞】框架填充墻，抗震設計，思考 </p><p>　　中圖分類號：TU973文獻標識碼： A </p>

2、<p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　我國對框架填充墻在解決我國房屋抗震問題中起到了很大的作用，只有在框架填充墻結構抗震設計中加強思考，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構抗震設計的作用得到更大的發(fā)揮。 </p><p>　　二、框架填充墻結構概述 </p><p>　　框架結構是由梁和柱兩

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、室內空間大等優(yōu)點而成為建筑工程中使用最為廣泛的結構體系之一?？蚣芙Y構一般使用填充墻進行房間分割。目前，我國廣泛使用的填充墻為輕質混凝土砌塊和空心磚砌體。無論是輕質混凝土砌塊填充墻還是空心磚砌體填充墻的加入，框架結構的受力性能都會發(fā)生改變。整個框架房屋的質量、剛度、自振周期以及整體變形和位移較純框架結構都會

4、有較大的不同，而許多設計人員在設計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構計算軟件中，使得計算所用的力學模型與實際有較大的出入。 </p><p>　　三、填充墻可能帶來的不利影響 </p><p>　　目前，許多設計人員有一種錯誤的理解，認為在框架結構中添加填充墻會提高結構總體抵抗地震作用的能力，這實際上是一個誤區(qū)。美國作了許多關于框架填充墻方面的試驗，但實驗結

5、果都顯示出，填充墻的存在不能提高框架結構的抗震能力。 </p><p>　　1、框架填充墻層間剛度的突變 </p><p>　　在臨街商住樓的結構設計中，在填充層內，由于造價的因素，設計人員多采用底部框架抗震墻結構，上部抗震墻體材料一般采用磚砌體或混凝土空心小砌塊。但是當業(yè)主需要建設超高層建筑時，設計人員一般會采用框架填充墻的結構形式。在底部框架抗震墻結構中，現(xiàn)行抗震規(guī)范明確指出了房屋側移

6、剛度比的限值，而在框架填充墻結構中，側移剛度比一般未引起設計人員足夠的重視。 </p><p>　　2、框架柱形成短柱 </p><p>　　在框架填充墻結構中，梁上由于有填充墻的作用，會形成強梁弱柱，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。當框架填充墻結構在兩柱間開通窗時，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明顯增大，而在一般的結構設計

7、中，很可能會忽略這一點。建議在設計時，對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行設計，防止形成的短柱過早出現(xiàn)塑性鉸。 </p><p>　　3、整個框架填充墻結構產(chǎn)生扭轉 </p><p>　　框架結構因為填充墻的加入有可能產(chǎn)生較大的扭轉。一個本來均勻規(guī)整的框架結構由于加入了填充墻，造成結構的剛度中心偏移，從而使結構在地震作用下發(fā)生偏移。還有一點需要指出的

8、是，在框架結構整體剛度計算方面，由于有關規(guī)范沒有考慮填充墻的作用，設計人員計算所得的結構的剛度中心與實際剛度中心可能會有較大的偏差，因而可能會使結構在地震作用下產(chǎn)生的扭轉被忽視，而導致結構在地震中因扭轉而破壞。建議在結構設計時高度重視填充墻帶來的扭轉效應，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薄弱區(qū)的剛度，減小結構的扭轉作用。并且增加的抗震墻盡量布置一些在結構平面的周邊，使結構整體的抗扭剛度得到較大

9、增強。 </p><p>　　四、框架填充墻結構抗震設計的方法和展望 </p><p>　　從近年來填充墻框架理論與試驗研究成果可知，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，同時由于剛度大且填充墻開裂較早，因而在地震時填充墻的震害較容易出現(xiàn)。鑒于填充墻對框架影響的優(yōu)缺點并存，現(xiàn)階段的理論與試驗研究雖

10、取得一定的成果，但仍不夠完善，在設計中全面考慮其影響仍有困難，設計理論的進步和墻體材料的改革也迫切需要開展進一步的研究工作。 </p><p><b>　　1、新型砌體材料 </b></p><p>　　在全國范圍的墻改政策的推動下，以前在框架結構和框架-剪力墻結構中普遍使用的實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構抗震性能的相關研究，目前設計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用。因此，開展新型砌體填充墻框架抗震性能和設計方法研究，既可為今后新型填充墻框架結構的抗震設計提供依據(jù)，同時也有助于墻改、節(jié)能政策以及新型材料的推廣和應用。 </p><p>　　2、試驗和理論研究工作 </p>

12、<p>　　建筑物的性能水平是結構性能水平和非結構構件性能水平的綜合體現(xiàn)。填充墻作為框架結構中最重要且易遭受地震損壞的非結構構件，其在不同水平的設計地震作用下的性能，特別是不同性能目標下的變形容許值的研究就顯得至關重要。考慮到以往填充墻框架的研究工作并不在基于性能的抗震設計理念背景下開展，且一般是以黏土磚填充墻為研究對象，因此，很有必要針對基于性能的抗震設計理論的需要，開展關于新型砌體填充墻RC框架結構的試驗和理論研究工作，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構試驗 </p><p>　　由于試驗條件的限制，以前大多數(shù)的試驗研究都是以單層單跨填充墻框架基本結構單元作為研究對象。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。這種認識造成工程界對于填充墻框架的抗震設計方法過于簡化。除了在地震作

14、用計算時采用周期折減系數(shù)以考慮填充墻對整體剛度的影響，其它設計計算均不考慮填充墻對強度、剛度和剪力分配的影響，且往往認為這種簡化設計方法是偏于安全的。實際震害卻揭示了砌體填充墻的剛度效應和約束效應所造成的短柱破壞、扭轉破壞和軟弱層破壞是框架結構地震倒塌的主要影響因素。因此，很有必要針對填充墻框架的上述震害特點，開展多層多跨填充墻框架結構試驗，以研究填充墻沿跨間和層間的不均勻布置對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>　　目前關于填充墻連接方式和填充墻開洞情況對結構受力性能影響的研究成果尚少見報道。填充墻與框架的連接方式不僅影響填充墻平面內在受荷載后的承載能力發(fā)揮和平面外性能，同時對框架結構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)，而且和框架結構破壞模式有一定關系。故應對這兩方面開展進一步研究，以尋求可靠實用的連接方式和完善填充墻

16、框架的承載能力計算。 </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度在地震作用過程中處于動態(tài)變化過程，填充墻框架中填充墻與框架各自不利地震內力的確定尚有待進一步試驗和理論研究。 </p><p><b>　　五、結束語 </b&

17、gt;</p><p>　　框架填充墻結構抗震設計是一項全面系統(tǒng)復雜的綜合設計，尤其要加強對設計中常見問題的認識與研究，提高抗震設計的意識，結合實際情況進行設計，加強框架填充墻結構抗震設計水平的提高。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]建設部.建筑抗震設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.