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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.035填充墙对框架结构抗震性能影响综述齐丹妮(陕西交通规划设计研究院,西安710065)摘要:填充墙框架结构具有良好的经济性和适用性,是当前应用最为广泛的一种结构形式。由于填充墙与框架主体结构间共同工作机制复杂,在结构设计和分析当中,常常只是考虑填充墙对结构周期的影响或忽略填充墙对结构的影响。该文就填充墙对框架结构抗震性能的有利、不利影响进行简单分析、归纳,提出部分设计建议。关键词:填充墙;框架结构;抗震性能填充墙作为满足建筑功能要求的一种非结构构件,主要是对结构进行内部房间的划分和外
2、部的围护。填充墙框架结构更是我国目前最常见的结构形式,填充墙的存在与框架结构的相互作用,其各自性能或多或少都有所改变。大量的震害调查、理论分析、模型试验和相关研究表明,填充墙对结构的强度、刚度、变形、耗能等各方面均有影响,填充墙对结构的抗震性能影响也有着两面性,如果布置不当就会出现结构薄弱层等不利影响,因此,填充墙与框架结构的相互作用不容忽视,应充分考虑填充墙对框架结构各方面的影响,趋利避害,优化考虑,发挥其重要作用。1填充墙对框架结构抗震性能的有利影响填充墙的存在对框架结构抗震性能有着积极的影响,相关研究结果表明均匀布置的填充墙对框架结构具有良好的约束能力和抗震能力。1.1填充墙对框架
3、结构承载能力的影响填充墙框架结构中一般通过拉结筋来将填充墙和主体框架相连接或者采取填充墙与框架柱、梁周边的嵌实的做法加强相互之间的联系,填充墙具有一定的刚度,和框架结构共同作用可以提高整体的抗侧刚度,并承担一部分水平荷载。朱荣华等建立两个1:2.5比例尺寸的纯框架结构模型及带砖填充墙RC框架结构模型,通过拟动力地震反应实验研究了砖填充墙框架结构模型在整体、弹性、弹塑性和破坏等四个阶段的地震反应,通过对比分析表明,填充墙框架的承载能力比纯框架提高了约54%,填充墙在初始阶段(整体和弹性阶段)发挥着重要的抗侧作用,在多遇地震下,填充墙的作用尤为突出,其与框架结构的相互作用使整体承载能力增强。
4、1.2填充墙对框架结构变形能力的影响由于填充墙与框架之间的相互约束作用使得填充墙框架结构具有较好的变形能力和延展性能。试验研究了轻质填充墙异型柱边框架在低周反复水平荷载和单向重复加载作用下的变形特性、破坏特征、滞回性能、裂缝及塑性铰发展情况,分析结构承载力变化、刚度退化及非线性特征的研究表明,填充墙能很好的限制层间位移角的发展,结构表现出了很好的延展性,纯砌体结构开裂后的位移比延性框架加上脆性砌体所能达到的值小了很多,其整体屈服时的层间位移角均值减少了近85%,由1/150变为1/275。可见,填充墙的存在对框架结构的变形起到了很好的约束作用。1.3填充墙对框架结构耗能的影响进行概念设计
5、时结构应采用多道抗震防线来满足抗震规范要求的设防目标,不同大小的地震加速度脉冲对建筑物产生多次往复式冲击,造成累积式结构损伤破坏。结构要能很好的吸收和耗散大量地震能量必须具有最大可能数量的内部、外部赘余度,在我国普遍采用刚性连接(即是斜砌顶紧的砌筑方式)的填充墙形式,墙体与框架结构的紧密接触,在地震力的整个作用过程中都参与受力,从而消耗部分的地震作用力,作为抗震的第一道防线,使框架退居为第二道防线,更大程度的减轻了对主体结构构件的影响。94建材世界2014年第35卷S12填充墙对框架结构抗震性能的不利影响填充墙对框架结构有着多方面的有利影响,而其又能很好的满足业主的功能要求,填充墙的使用
6、也变的越来越广泛和更加的随意,然而相关研究结果表明,填充墙对框架结构的抗震性能影响也存在着不利的方面。2.1填充墙对框架结构刚度的影响近些年国内外震灾调查和研究结果表明:填充墙作为非结构构件,所采用的材料也不尽相同,采用强度和刚度都相对较高的砖墙,或是相对“柔弱”的轻骨料混凝土小型空心砌块、空心砖等轻质砌块,而不同材料、布置方式、位置等因素对结构的抗侧刚度也有着较大的影响。2.1.1填充墙竖向布置造成结构的薄弱层破坏框架结构由于其空间布置较为灵活倍受青睐。业主为了追求更多样化的建筑功能需求,通常将底层和上部进行不同的功能划分,底部作为商店或停车场,上部作为住宅或办公楼,对填充墙的使用更加
7、的随意,而这样的结构设置使得竖向刚度差异较大,从而产生薄弱层。进一步导致底层相对空旷,结构层刚度较小;而上面层填充墙相对密集,层刚度较大,使得整个结构在竖向方向上刚度差异较大,出现突变,刚度较小的底层变成了结构受力的薄弱层,在地震作用下极易发生薄弱层破坏,对此我们需要高度警惕。2.1.2填充墙平面布置造成结构扭转破坏在结构概念设计时填充墙应尽量按照结构外围、均匀对称的原则进行布置,避免平面内刚心和质心的偏离,抗扭刚度的减少。而现实中
