汶川地震中填充墻對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)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(xué)研究SichuanBuildingScience141汶川地震中填充墻對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響及分析潘毅，一，楊瓊，林擁軍，張豐報(bào)(1西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都610031；2四川省建筑科學(xué)研究院，四川成都61(~81；3抗震工程技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610031)摘要：汶川地震中大量鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)受到不同程度的損壞，主要的震害表現(xiàn)為框架結(jié)構(gòu)的填充墻出現(xiàn)嚴(yán)重開裂或破

2、壞，而框架結(jié)構(gòu)的主體構(gòu)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(jié)構(gòu)抗震性能的影響沒有詳細(xì)說明，而填充墻與框架結(jié)構(gòu)的相互作用對于結(jié)構(gòu)抗震性能的影響卻是存在的。結(jié)合汶川地震中填充墻框架結(jié)構(gòu)的各種破壞情況，研究填充墻與框架結(jié)構(gòu)之間作用的機(jī)理，分析地震作用下填充墻對于框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，并對填充墻框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)和抗震加固提出合理的建議。關(guān)鍵詞：填充墻；鋼筋混凝土框架；抗震性能中圖分類號：TU3754文獻(xiàn)標(biāo)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(yán)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?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)的鑒定與加固理論及應(yīng)用、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)?；痦?xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃課題資助項(xiàng)目(2009BAJ28B01)；西南交通大學(xué)?？茖W(xué)基金資助項(xiàng)目(2008A02，2008A05)；西南交通大學(xué)青年教師科研起步資助項(xiàng)目(2008Q08I)E—mail：panyi@homeswjtueduall結(jié)構(gòu)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(hù)層脫落、縱筋壓屈。按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將填充墻視為非結(jié)構(gòu)

10、構(gòu)件，采用純框架的設(shè)計(jì)方法，僅將填充墻的自重計(jì)算到結(jié)構(gòu)荷載中去，填充墻在結(jié)構(gòu)體系中不起承重和抗剪作用。我國GB50011—2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》374條中規(guī)定：圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。該條僅指出了填充墻的設(shè)置可能對主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)影響的程度。JGJ3—2002((高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對框架結(jié)構(gòu)中的填充墻設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)抗震性能的影響及分析143置形式復(fù)雜，會造成在整個平面內(nèi)的剛度不對稱，使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心和剛度中心的偏離。在地震作用下，這種結(jié)構(gòu)的建筑將受到扭矩的作用，很可能發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。圖4為汶川地震中漢旺鎮(zhèn)某框架結(jié)構(gòu)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(fù)雜，在平面上的剛度很不均勻，在地震中發(fā)生

12、了扭轉(zhuǎn)破壞。圖4某框架結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的底層設(shè)計(jì)為倉庫、車庫，特別是一些臨街建筑的底層，經(jīng)常設(shè)計(jì)為商店，這些功能都需要有較大的空間，導(dǎo)致底層布置的填充墻較上部填充墻就偎少，有時(shí)甚至不布置。這就造成了結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，底層剛度過小，底層就成為了結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(hù)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(yán)重，但是上部結(jié)構(gòu)卻基本沒有受到多大影響。這為我們進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)提供了思路，可以在建筑的基礎(chǔ)部位設(shè)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(dá)到減輕地震對上部主體結(jié)構(gòu)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(shè)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(jì)算高度，加大了該部分柱的側(cè)向剛度。而地震作用是按抗側(cè)力構(gòu)件的剛度進(jìn)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(jié)構(gòu)的抗震性能受到嚴(yán)重影響，因此，應(yīng)加強(qiáng)構(gòu)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(shí)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(dǎo)致柱端首先發(fā)生彎曲破壞而形成塑性鉸，使框架結(jié)構(gòu)的“強(qiáng)柱弱梁”的屈服機(jī)制就難以實(shí)現(xiàn)，如圖7所示。3結(jié)論與建議在填充墻框架結(jié)