基于填充墻剛度的框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計影響分析

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1、基于填充墻剛度的框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計影響分析基于填充墻剛度的框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計影響分析摘要：闡述了填充墻對結(jié)構(gòu)剛度的影響以及現(xiàn)澆樓板對框架梁的承載力及剛度的影響。對某工程樓層抗剪承載力、自振周期、地震反應(yīng)力及樓層剪力進(jìn)行了計算和比較。并提出了相應(yīng)的抗震設(shè)計措施?！　　　′摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)由于其自身的側(cè)向剛度較小，地震作用引起的側(cè)向位移較大，故合理的抗震措施成為框架結(jié)構(gòu)抗震性能實現(xiàn)的有力保證。其中“強(qiáng)柱弱梁”是一項關(guān)鍵控制措施，其目的是使框架結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成具有較好抗震性能的穩(wěn)定的屈服后塑性耗能機(jī)構(gòu)。實際工程中，影響強(qiáng)柱弱

2、梁的因素很多。填充墻是一個最復(fù)雜因素，影響也是最大的，所以要明確填充墻的抗震設(shè)計目標(biāo)和相應(yīng)的配套構(gòu)造措施。同時應(yīng)該把這個墻作為整體結(jié)構(gòu)抗震的組成部分，在整體結(jié)構(gòu)的抗震分析和設(shè)計中就要給予足夠的考慮，相應(yīng)的措施要跟上，施工中也要落實如果不參與結(jié)構(gòu)受力，目標(biāo)很明確，那么就跟周邊的框架有足夠的隔開、分開?！　∧壳耙?guī)范及現(xiàn)有計算手段尚無法將填充墻對結(jié)構(gòu)剛度的影響進(jìn)行量化分析。建議設(shè)計時可以將填充墻按等強(qiáng)代換的原則換算成較薄的混凝土墻輸入模型中，粗略地考察一下填充墻剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，尤其是在結(jié)構(gòu)體型較為復(fù)雜且填充墻數(shù)量較

3、多的情況下，對于結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制，此舉有一定的參考意義。　　從工程實際情況來看，框架結(jié)構(gòu)的填充墻往往由于建筑功能要求而無法均勻布置。如沿街建筑底層往往為商業(yè)用房，大空間的要求使填充墻的數(shù)量遠(yuǎn)少于上層；又如底層作為停車使用時，幾乎沒有填充墻。類似情況比比皆是，設(shè)計人員此時必須充分考慮、認(rèn)真分析其對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，并采取相應(yīng)的抗震加強(qiáng)措施以確保安全。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的第條規(guī)定了應(yīng)考慮填充墻對結(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，但未能提出具體的設(shè)計計算方法，汶川地震后對規(guī)范進(jìn)行了修編，將該

4、規(guī)定修改為強(qiáng)制性條文，但由于填充墻的種類較多、情況復(fù)雜，且框架主體的連接情況多種多樣，難以規(guī)定統(tǒng)一的分析模型及計算參數(shù)，因此仍未能提出配套的計算分析方法。通過對震區(qū)某框架結(jié)構(gòu)宿舍樓的震害及抗震設(shè)計情況進(jìn)行分析思考，希望獲得考慮填充墻對結(jié)構(gòu)抗震不利影響的設(shè)計思路和方法?！　〗Y(jié)構(gòu)布置　　該四層宿舍樓采用外走廊鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面呈長方形，縱向沿東西向十個開間，底層?xùn)|側(cè)三個開間為會議室，接著是樓梯間和四個開間的大會議室，其后是另一個樓梯間和衛(wèi)生間，底層層高為，二至四層為標(biāo)準(zhǔn)的小開間宿舍用房，向北懸挑作為外走廊，層高均

5、為，結(jié)構(gòu)采用單跨框架，跨度為，每榀框架的距離為。該工程建成即遭遇汶川大地震，工程所處位置實際烈度強(qiáng)于7度，宿舍樓局部遭到破壞，底層?xùn)|部墻體局部塌落，框架柱頂破壞或開裂，未出現(xiàn)所預(yù)期的“強(qiáng)柱弱梁”的破壞形態(tài)?！　≈饕拐鹪O(shè)計參數(shù)　　按照修編前《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，該建筑抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為，設(shè)計地震分組為第一組，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級為三級?！　∮嬎隳Ｐ汀　慕Y(jié)構(gòu)平面布置情況看，該工程剛度不均勻情況出現(xiàn)在底層，由于布置了兩個大會議室，造成Y方向底層填充墻只剩下6幅橫墻，遠(yuǎn)少于二

6、至四層11幅，X方向豎向填充墻的布置基本一致。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計算分別按照模型一不考慮填充墻剛度影響及模型二考慮其影響兩種模型進(jìn)行：　　模型一填充墻按照常規(guī)僅作為作用于梁上的荷載進(jìn)行分析，忽略其對框架結(jié)構(gòu)剛度的影響；模型二考慮填充墻的剛度，僅考慮其剪切變形，不考慮其彎曲變形，其側(cè)向剛度按照K=EmAm/3h計算，其中Em為填充墻體的彈性模量，Am為填充墻水平截面面積，h為填充墻體的高度?？拐鹩嬎惆凑铡督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》規(guī)定，采用PKPM軟件進(jìn)行?！　∮嬎憬Y(jié)果及分析　　由于該工程X方向豎向填充墻的布置基本一致，因此計算結(jié)

7、果的對比分析主要針對Y方向進(jìn)行?！　菍涌辜舫休d力　　樓層抗剪承載力比值主要反映結(jié)構(gòu)是否存在明顯的薄弱部位，以避免結(jié)構(gòu)首先從該部位發(fā)生破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體垮塌。該工程本層與上一層的樓層抗剪承載力比值可詳見表1?！　”?樓層抗剪承載力比值表　　從表1可以看到，不考慮填充墻的剛度影響時，結(jié)構(gòu)是一個規(guī)則框架；考慮填充墻的剛度影響后，一層成為明顯的薄弱層，表明結(jié)構(gòu)將首先從一層開始破壞，與工程實際發(fā)生的震害情況一致?！　∽哉裰芷凇　≡摴こ套哉裰芷谟嬎憬Y(jié)果詳見表1。　　從計算結(jié)果看，X向豎向填充墻的布置基本一致，兩種模型的側(cè)向

8、剛度因此基本一致，X向的第一自振周期的計算結(jié)果反映了這一情況。而Y向的平動自振周期及以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期兩種模型的計算結(jié)果相差較大，模型二的計算結(jié)果大致為模型一的倍。計算結(jié)果充分顯示，填充墻的剛度對自振周期的影響不可忽視，所造成的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)同樣應(yīng)引起高度重視。　　地震反應(yīng)力及樓層剪力　　小震作用下各樓層的地震反應(yīng)力及樓層剪力可詳見表2?！　”?樓層地震反應(yīng)