填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響

狄衛(wèi)星

（常州東華建筑安裝工程有限公司，江蘇 溧陽 213300）

汶川地震給人們的生命健康財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損害，汶川地震之后，它能夠調(diào)查震區(qū)各類房屋震害可知，高烈度區(qū)存在開裂的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，還導(dǎo)致一些列其他震害出現(xiàn)。在以往抗震研究中，人們對(duì)框架主體結(jié)構(gòu)抗震性能的研究比較重視，且在這方面的研究中取得了理想的成果。但是在研究中沒有過多的考慮填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由此導(dǎo)致直接破壞了填充墻框架結(jié)構(gòu)，因此，分析填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響具有重要意義[1]。

1 填充墻對(duì)框架抗震性的有利影響

1.1 填充墻會(huì)搞框架結(jié)構(gòu)的承載力

填充墻將對(duì)整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力帶來一定影響，主要是填充墻與框架之間產(chǎn)生的相互作用所致。由于填充墻的抗側(cè)剛度比較顯著，在整個(gè)受震過程中將會(huì)直接破壞結(jié)構(gòu)，填充墻始終能實(shí)現(xiàn)一部分水平荷載的承擔(dān)作用，因此，與以往單純的框架結(jié)構(gòu)相比，框架結(jié)構(gòu)布置有填充墻能使其承載能力得到提升。

1.2 填充墻的布置對(duì)結(jié)構(gòu)位移有所限制

梁上下與柱左右填充墻的存在，將會(huì)對(duì)梁柱的變形帶來一定的約束，由此導(dǎo)致梁柱變形不會(huì)過過于顯著，在一定程度上能夠保護(hù)梁柱，其使梁柱的承載力得到保障，與此同時(shí)，將會(huì)減少整個(gè)結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移。

1.3 填充墻的布置將使結(jié)構(gòu)多了一道耗能防線

填充墻的本身有著有著剛度強(qiáng)的特點(diǎn)，在地震的初期階段，填充墻將大部分剪力進(jìn)行承擔(dān)，其能達(dá)到大部分地震能的消耗目的，且能減輕主體結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，有助于增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的耗能能力。

2 填充墻對(duì)框架抗震性能的不利影響

2.1 填充墻布置不當(dāng)將會(huì)形成短柱

填充墻將會(huì)使填充墻間柱的變形得以約束，且會(huì)使柱的凈高得以降低，由此使短柱得以形成，柱子的變形能力相對(duì)較差，且會(huì)有效降低其延性。短柱的剛度比其他柱的剛度要大，地震中的地震力承載更大，如果發(fā)生地震，將會(huì)使脆性剪切破壞的發(fā)生率增加。

2.2 不恰當(dāng)?shù)奶畛鋲Σ贾迷谪Q向形成薄弱層

如果沒有科學(xué)合理的布置填充墻，將會(huì)使框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度中心存在不重合的現(xiàn)象，在地震作用下，使得扭轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生，從而使得結(jié)構(gòu)破壞更加突出。

比如，底層做商業(yè)，需要的空間較大，布置的填充墻較少，上部為住宅或辦公部分，布置較多的填充墻，將會(huì)導(dǎo)致底層剛度的突變發(fā)生率增加，面對(duì)較大的上部剛度、較小的下部剛度，薄弱的底層。如果發(fā)生地震，層間剪力最大的是底層，而較小的底層墻體，將會(huì)使較大的層間彈性位移現(xiàn)象得以產(chǎn)生，與此同時(shí)，底層框架柱主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)的傾覆力矩作用。因此，會(huì)出現(xiàn)十分明顯的底部框架柱的彈塑性變形集中現(xiàn)象，其在地震下底層錯(cuò)斷的問題也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，最終將會(huì)使整個(gè)建筑的穩(wěn)定性帶來極大的影響，極易出現(xiàn)倒塌[2]。

2.3 不均勻的填充墻布置將會(huì)使就夠出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞

在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，剪力墻布置應(yīng)當(dāng)要符合實(shí)際需求，及均勻?qū)ΨQ，在布置剪力墻過程中盡可能布置在結(jié)構(gòu)外圍，達(dá)到平面內(nèi)剛度中心重合質(zhì)量中心的效果。為了防止地震作用導(dǎo)致填充墻出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞，在布置填充墻時(shí)也應(yīng)當(dāng)遵循這一原則。如果存在不科學(xué)的填充墻結(jié)構(gòu)布置，將極易出現(xiàn)偏移結(jié)構(gòu)剛度中心的問題，且在地震作用下，將會(huì)出現(xiàn)極大的扭轉(zhuǎn)填充墻結(jié)構(gòu)。

2.4 填充墻對(duì)框架柱的影響

框架填充物在地震初期，其產(chǎn)生的變形現(xiàn)象相對(duì)較少，地震剪力主要由于框架、填充墻一同承擔(dān)，然后填充墻在地震作用下極易出現(xiàn)裂縫，主要是由于其抗拉強(qiáng)度較低所致，這時(shí)框架仍然處于彈性階段，隨著不斷增加的層間變形現(xiàn)象，將會(huì)逐漸減小填充墻的剛度。填充墻與框架的剛度比值發(fā)生變化，在填充墻、框架之間，將會(huì)使結(jié)構(gòu)承擔(dān)的地震剪力產(chǎn)生內(nèi)力重分布，雖然由于整體降低剛度，而導(dǎo)致房屋總地震作用減小，但是框架柱仍比地震作用初期分擔(dān)的地震剪力更多[3]。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般將全部層間地質(zhì)剪力按框架柱的層間側(cè)移剛度來分配框架柱間，而沒有對(duì)填充墻分擔(dān)的地震剪力充分考慮，這種設(shè)計(jì)計(jì)算方法看起來比較安全，實(shí)際上會(huì)使得結(jié)構(gòu)存在一些安全隱患。另外，在汶川地震中，填充墻出現(xiàn)了嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象，尤其是窗下填充墻形成的短柱十分明顯。

2.5 填充墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

填充墻的抗側(cè)移剛度比較強(qiáng)，由此會(huì)增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，且會(huì)縮短結(jié)構(gòu)自震周期，其對(duì)應(yīng)的地震反應(yīng)譜中將會(huì)出現(xiàn)偏大的影響系數(shù)，從而將會(huì)增大整個(gè)建筑物受到水平地震作用。

3 當(dāng)前規(guī)范對(duì)填充墻與框架連接的要求

3.1 填充墻與框架采用脫開方法時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）填充墻兩端與框架柱，填充墻頂面與框架梁之間留出20mm 以上的間隙，可將聚苯乙烯泡沫塑料板條等材料進(jìn)行填充縫隙。

（2）填充墻端部應(yīng)將構(gòu)造柱予以設(shè)置，柱間距不能超過20 倍強(qiáng)厚，與此同時(shí)，柱間距應(yīng)在4000mm 以下，柱寬應(yīng)在100mm 及以上。柱頂與框架梁應(yīng)預(yù)留一定的縫隙，一般在15mm 以以上，封縫中可采用硅酮膠等材料。

（3）填充墻兩端宜卡入設(shè)在梁、板底及柱側(cè)的卡口鐵件內(nèi)，墻側(cè)卡口板的豎向間距、墻頂卡口板的水平間距分別在應(yīng)在500m、1500mm 之內(nèi)。

（4）墻體高度如果在4m 以上，應(yīng)將柱連通水平系梁予以設(shè)置，位置處于墻高中部；填充墻應(yīng)控制在5m 之內(nèi)；當(dāng)填充墻有寬度在2100mm 的洞口時(shí)，應(yīng)將鋼筋混凝土柱加設(shè)在洞口兩側(cè)，其寬度應(yīng)在50mm 及以上[4]。

3.2 填充墻與框架采用不脫開方法，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）如果發(fā)現(xiàn)洞口存在于填充墻中，可將鋼筋混凝土帶設(shè)置在窗洞口的上端、下端、門洞口的上端，鋼筋混凝土帶的澆筑過程中，應(yīng)將其與過梁的混凝土一同實(shí)施澆筑作業(yè)。

（2）填充墻長(zhǎng)度如果在5m 以上，或者墻長(zhǎng)大于2 倍層高，墻頂與梁宜有拉結(jié)措施，在墻體中部應(yīng)將構(gòu)造柱予以加設(shè)；采用鋼絲墻、網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)樓梯間、走廊兩邊的填充墻。

4 結(jié)語

總而言之，填充墻布置的科學(xué)合理化，能使結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度得以增加，且會(huì)使結(jié)構(gòu)水平位移現(xiàn)象得以減少，在一定程度上能使框架結(jié)構(gòu)承載力得以顯著提高。若存在不合理的填充墻布置，帶會(huì)帶來很多不良影響。本文通過對(duì)總而言之，填充墻布置的科學(xué)合理化，能使結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度得以增加，且會(huì)使結(jié)構(gòu)水平位移現(xiàn)象得以減少，在一定程度上能使框架結(jié)構(gòu)承載力得以顯著提高。若存在不合理的填充墻布置，帶會(huì)帶來很多不良影響，因此，對(duì)填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響進(jìn)行分析十分有必要，以此為合理的布置填充墻提供一些參考。