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1、Vol.41，No.2第41卷第2期April，2015SichuanBuildingMaterials2015年4月浅谈填充墙对框架结构抗震性能的影响魏文杰(中国建筑西南设计研究院,四川成都610032)摘要:汶川地震中,大量框架结构发生破坏甚至倒2填充墙对框架梁柱等结构构件的影响塌,其中填充墙这类非结构构件对其抗震性能产生了不小的影响。通常进行抗震设计时,用周期折减的方式近似地2．1填充墙对框架柱的影响考虑填充墙对框架结构地震力的增大作用。而事实上,填框架填充墙作为一种组合结构体系,在地震初期,结充墙的布置不仅会对梁柱等
2、结构构件产生一定的影响,不构变形较小,框架和填充墙共同承担水平地震剪力。然而合理的填充墙布置还会引发整体结构的扭转或产生薄弱层。填充墙作为脆性材料,抗拉强度低,在地震作用下首先出可见在框架结构的设计中,对填充墙也应引起足够的重视。现裂缝,造成刚度退化,而此时框架仍处于弹性阶段。随关键词:框架结构;填充墙;抗震性能着层间变形的增加,填充墙的刚度逐步减小,填充墙和框中图分类号:TU352．11文献标志码:B架的刚度比值随之不断发生变化,从而使结构承担的地震文章编号:1672-4011(2015)02-0046-03剪力在填充墙和
3、框架之间产生较大内力重分布。尽管此时DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.02.023房屋总的地震作用因整体刚度的下降而有所减小,但框架1填充墙自身的破坏柱仍将比地震作用初期分担更多的地震剪力。在实际工程设计中,一般把计算所得的全部层间地震剪力按照框架柱框架结构中,通常采用砖砌体填充墙来分隔房间。在的层间侧移刚度在所有框架柱间进行分配,而不考虑填充水平地震初期,填充墙与框架是共同工作的,一方面墙体墙分担的地震剪力。这种把地震剪力全部由框架柱承担的受到框架的约束,另一方面框架受到填充墙的支撑。因为
4、设计计算方法似乎偏于安全,而实际上,由于填充墙在楼填充墙的支撑作用,使结构的早期刚度大为增加。从整个层平面布置的不均匀性,将造成部分填充墙刚度效应明显结构来看,填充墙框架吸引了较大的地震作用,而砖填充的框架柱的设计地震剪力偏小,从而使结构存在安全隐患。墙的抗剪强度又较低,故在地震时填充墙的破坏较早也较另一方面汶川地震表明,填充墙特别是窗下填充墙形严重。试验表明,当结构的层间位移角达0．2‰时,墙面即成的短柱造成柱破坏极为严重。图5显示,两个窗子之间出现初裂,在地震的反复作用下,在墙面形成交叉裂缝。的柱子,上下两部分被填充墙体
5、约束变形很小,而中间段除此以外,在填充墙和框架梁交界界面上出现水平裂缝的由于窗户的约束很小,计算长度由原有的层高变为了填充情况也较为普遍;当填充墙与框架梁柱缺少连接或连接很墙之间的窗高,因而形成短柱,地震作用下产生严重的脆弱时,填充墙还可能发生平面外倒塌。填充墙的裂缝虽然性破坏。不是结构本身的破坏,但对于结构的使用功能和用户的心理都会产生一定的影响。裂缝产生情况见图1~4。图1框架柱之间填充墙的图2框架柱之间填充墙的交叉裂缝(1)交叉裂缝(2)图5填充墙使窗间柱成为短柱填充墙对框架梁柱破坏形态的影响,除了形成短柱外,由于填充
6、墙与框架的相互作用,填充墙还会对框架梁柱产生附加的内力,而导致一些特殊的破坏形态。图6~8所示:框架在水平地震作用下发生侧向变形时,填充墙将对一侧框架柱产生斜向的压力,即类似于斜压杆的作用,因而会加大斜裂缝和梁底之间一段柱所承受的地震剪力,从图3框架梁与过梁之间填充图4框架柱与门边框之间填充而导致图7所示的剪切破坏形态,在水平地震作用下单层墙的交叉裂缝墙的交叉裂缝单跨框架和填充墙的相互作用情况如图8所示。而且填充墙也会将一部分剪力传递给柱。这样就增加了柱破坏的可作者简介:魏文杰(1984-),女,黑龙江密山人,硕士研究生,助
7、理工程师,主要从事结构设计工作。能性,若在设计时候未加考虑,则框架柱会出现局部破坏。·46·第41卷第2期Vol.41，No.22015年4月SichuanBuildingMaterialsApril，2015如图9~10所示。3填充墙布置不当对整体结构的影响3．1形成薄弱层由于建筑商业或其他功能要求,经常在某一层减少部分填充墙以形成大空间,因此结构由于填充墙竖向布置不均匀发生刚度突变,产生薄弱层。而在地震作用时,薄弱层的破坏往往极为严重。汶川地震显示,当底层没有布置填充墙或者填充墙较少,即薄弱层出现在结构的底层时,图6窗户
8、之间形成的短柱破坏图7填充墙一侧框架柱顶部的破坏底层柱上下端都极易形成柱铰,底层位移明显大于上部其他楼层。个别底部没有填充墙的框架结构,很可能由于底层柱位移过大而失去承载能力,甚至造成整体结构倾斜或倒塌。图11~12为底层填充墙布置较少的框架结构震害。图11底层柱上下两端均图12底层柱位移
