淺談填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響_魏文杰

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1、Vol.41，No.2第41卷第2期April，2015SichuanBuildingMaterials2015年4月淺談填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響魏文杰(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院，四川成都610032)摘要:汶川地震中，大量框架結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞甚至倒2填充墻對(duì)框架梁柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響塌，其中填充墻這類(lèi)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)其抗震性能產(chǎn)生了不小的影響。通常進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，用周期折減的方式近似地2.1填充墻對(duì)框架柱的影響考慮填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)地震力的增大作用。而事實(shí)上，填框架填充墻作為一種組合結(jié)構(gòu)體系，在地震初期，結(jié)充墻的布置不

2、僅會(huì)對(duì)梁柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生一定的影響，不構(gòu)變形較小，框架和填充墻共同承擔(dān)水平地震剪力。然而合理的填充墻布置還會(huì)引發(fā)整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)或產(chǎn)生薄弱層。填充墻作為脆性材料，抗拉強(qiáng)度低，在地震作用下首先出可見(jiàn)在框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)填充墻也應(yīng)引起足夠的重視?，F(xiàn)裂縫，造成剛度退化，而此時(shí)框架仍處于彈性階段。隨關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu);填充墻;抗震性能著層間變形的增加，填充墻的剛度逐步減小，填充墻和框中圖分類(lèi)號(hào):TU352.11文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B架的剛度比值隨之不斷發(fā)生變化，從而使結(jié)構(gòu)承擔(dān)的地震文章編號(hào):1672－4011(2015)02－00

3、46－03剪力在填充墻和框架之間產(chǎn)生較大內(nèi)力重分布。盡管此時(shí)DOI:10．3969/j．issn．1672－4011．2015．02．023房屋總的地震作用因整體剛度的下降而有所減小，但框架1填充墻自身的破壞柱仍將比地震作用初期分擔(dān)更多的地震剪力。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般把計(jì)算所得的全部層間地震剪力按照框架柱框架結(jié)構(gòu)中，通常采用磚砌體填充墻來(lái)分隔房間。在的層間側(cè)移剛度在所有框架柱間進(jìn)行分配，而不考慮填充水平地震初期，填充墻與框架是共同工作的，一方面墻體墻分擔(dān)的地震剪力。這種把地震剪力全部由框架柱承擔(dān)的受到框架的約束

4、，另一方面框架受到填充墻的支撐。因?yàn)樵O(shè)計(jì)計(jì)算方法似乎偏于安全，而實(shí)際上，由于填充墻在樓填充墻的支撐作用，使結(jié)構(gòu)的早期剛度大為增加。從整個(gè)層平面布置的不均勻性，將造成部分填充墻剛度效應(yīng)明顯結(jié)構(gòu)來(lái)看，填充墻框架吸引了較大的地震作用，而磚填充的框架柱的設(shè)計(jì)地震剪力偏小，從而使結(jié)構(gòu)存在安全隱患。墻的抗剪強(qiáng)度又較低，故在地震時(shí)填充墻的破壞較早也較另一方面汶川地震表明，填充墻特別是窗下填充墻形嚴(yán)重。試驗(yàn)表明，當(dāng)結(jié)構(gòu)的層間位移角達(dá)0.2‰時(shí)，墻面即成的短柱造成柱破壞極為嚴(yán)重。圖5顯示，兩個(gè)窗子之間出現(xiàn)初裂，在地震的反復(fù)作用下，

5、在墻面形成交叉裂縫。的柱子，上下兩部分被填充墻體約束變形很小，而中間段除此以外，在填充墻和框架梁交界界面上出現(xiàn)水平裂縫的由于窗戶(hù)的約束很小，計(jì)算長(zhǎng)度由原有的層高變?yōu)榱颂畛淝闆r也較為普遍;當(dāng)填充墻與框架梁柱缺少連接或連接很墻之間的窗高，因而形成短柱，地震作用下產(chǎn)生嚴(yán)重的脆弱時(shí)，填充墻還可能發(fā)生平面外倒塌。填充墻的裂縫雖然性破壞。不是結(jié)構(gòu)本身的破壞，但對(duì)于結(jié)構(gòu)的使用功能和用戶(hù)的心理都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。裂縫產(chǎn)生情況見(jiàn)圖1～4。圖1框架柱之間填充墻的圖2框架柱之間填充墻的交叉裂縫(1)交叉裂縫(2)圖5填充墻使窗間柱成為

6、短柱填充墻對(duì)框架梁柱破壞形態(tài)的影響，除了形成短柱外，由于填充墻與框架的相互作用，填充墻還會(huì)對(duì)框架梁柱產(chǎn)生附加的內(nèi)力，而導(dǎo)致一些特殊的破壞形態(tài)。圖6～8所示:框架在水平地震作用下發(fā)生側(cè)向變形時(shí)，填充墻將對(duì)一側(cè)框架柱產(chǎn)生斜向的壓力，即類(lèi)似于斜壓桿的作用，因而會(huì)加大斜裂縫和梁底之間一段柱所承受的地震剪力，從圖3框架梁與過(guò)梁之間填充圖4框架柱與門(mén)邊框之間填充而導(dǎo)致圖7所示的剪切破壞形態(tài)，在水平地震作用下單層墻的交叉裂縫墻的交叉裂縫單跨框架和填充墻的相互作用情況如圖8所示。而且填充墻也會(huì)將一部分剪力傳遞給柱。這樣就增加了柱

7、破壞的可作者簡(jiǎn)介:魏文杰(1984－)，女，黑龍江密山人，碩士研究生，助理工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。能性，若在設(shè)計(jì)時(shí)候未加考慮，則框架柱會(huì)出現(xiàn)局部破壞。·46·第41卷第2期Vol.41，No.22015年4月SichuanBuildingMaterialsApril，2015如圖9～10所示。3填充墻布置不當(dāng)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響3.1形成薄弱層由于建筑商業(yè)或其他功能要求，經(jīng)常在某一層減少部分填充墻以形成大空間，因此結(jié)構(gòu)由于填充墻豎向布置不均勻發(fā)生剛度突變，產(chǎn)生薄弱層。而在地震作用時(shí)，薄弱層的破壞往往極為嚴(yán)重。汶

8、川地震顯示，當(dāng)?shù)讓記](méi)有布置填充墻或者填充墻較少，即薄弱層出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的底層時(shí)，圖6窗戶(hù)之間形成的短柱破壞圖7填充墻一側(cè)框架柱頂部的破壞底層柱上下端都極易形成柱鉸，底層位移明顯大于上部其他樓層。個(gè)別底部沒(méi)有填充墻的框架結(jié)構(gòu)，很可能由于底層柱位移過(guò)大而失去承載能力，甚至造成整體結(jié)構(gòu)傾斜或倒塌。圖11～12為底層填充墻布置較少的框架結(jié)構(gòu)震害。圖11底層柱上下兩端均圖12底層柱位移