第３期（总第１１６期） 楚建村 建筑与装修■ 框架结构中填充墙对结构抗震性能影响 陈 波。陈 刚 （江苏省宿迁新筑艺建筑设计有限公司，江苏宿迁２２３９００） 摘要对框架结构做力学模型分析时，把填充墙作为一种均布荷载来考虑是欠妥的。以填充墙与框架结构 共同作用为机理，给出了框架填充墙结构的力学模型，分析了框架填充墙结构体系的层问侧移刚度，探讨填充墙 对框架结构的不利影响。 关键词框架；填充墙；力学模型；层问刚度；抗震 ０引言 填充墙与钢筋混凝土梁柱构件由于力学性能的差异，实 际上它们属于一组合结构。但科研工作者和工程设计人员对 框架结构做力学模型分析时，常常是把填充墙作为一种均布 荷载来考虑，而没有考虑填充墙对整个框架结构的刚度、自 振周期以及整体变形等的影响。本文对水平地震作用下填充 墙框架结构的力学模型、刚度等问题进行分析，为抗震设计 提供理论参考和建议。 １框架填充墙结构力学模型 框架与填充墙共同工作，在框架填充墙结构中，沿结构 高度方向。填充墙不连续，而分别支承在框架的横梁上，使框 架的层问成为实腹，增加了框架的层问刚度，侧移变形主要 为剪切型。填充墙在初始弹性阶段对结构层刚度贡献很大， 与框架在初始阶段能较好地协同工作，水平地震作用下，由 于填充墙的存在，框架柱产生附加轴力和附加剪力。地震作 用由框架传给填充墙。一部分通过横梁作用在墙的顶面，一 部分通过柱子作用于墙的侧面，通过柱子传给墙的水平力主 要集中在墙的顶部附近。 相关试验证明，框架填充墙在侧向力较小时．会与框架 协同工作。随着侧向力的增大，内填充墙在斜向受拉的角点 上与框架脱开，而在斜向受压的对角线上填充墙形成对角受 压斜杆。斜杆的宽度在不开洞时可以取Ｏ．２５～Ｏ．３３倍斜杆的 长度『ＪＩ。由于斜杆作用的存在，框架填充墙结构的刚度较纯框 架的明显增大，受到的地震作用也比纯框架的大得多。框架 填充墙结构的力学模型简图见图ｌ。由图可知．填充墙的增加 可以使框架柱产生附加剪力和轴力．使粱端产生附加剪力和 弯矩。 ＼． ＼。 ＼。 ＼ ＼＼＼． ＼＼， ＼＼． ．， 图１框架填充墙力学模型 ２框架填充墙结构层问刚度分析 当钢筋混凝土框架填充墙结构受水平地震作用时，填充 墙参与了抵抗水平力。由于砌体墙在平面内的刚度很大，与 同条件下没有砌体墙的柔性框架相比，框架填充墙中的墙体 对框架能够起到很大的增强作用，它大大增加了框架的抗侧 刚度。国内外的试验研究结果表明１－２－３１，就算采用的是轻质填 充墙．带填充墙的框架结构的刚度也可以比纯框架结构大５～ １０倍．刚度效应十分明显。Ａｍａｒ Ａ和Ａｉｓｌａｎ于１９９９年对 一个三层五跨的框架空心砖填充墙结构（中间跨未设置填充 墙）和一个同样的纯框架结构进行冈 度测试后发现前者的侧 移刚度是后者的７倍Ｐ－１。１９９５年，曹万林、王光远等在进行了 框架轻质砌块填充墙结构刚度的试验研究后，从试验得到的 数据，一个三层两跨的框架轻质砌块填充墙结构（填充墙满 跨布置）的侧移刚度是同样的纯框架结构的１０倍左右１３１。可 见填充墙的刚度效应十分明显。结构刚度的增大致使结构自 振周期减短。从而使作用在整个建筑上的水平地震作用增 大．增加的幅度可达３Ｏ％～５０％。 当框架结构采用轻质填充墙时，其层问刚度可按式（１） 计算［４１： ［矗＋器】 ㈩ 式中： ——墙片变形模量降低的因子，卢≤１，当按弹性 处理时 ＝１； 日、Ｈ＿——框架层高，单片填充墙高度； 七——填充墙剪切系数； 、Ｇ ——墙片的弹性模量和剪切模量； Ａ。、 ——框架填充墙的水平截面有效面积和有 效惯性矩，其取值分别如式（２）、式（３）： Ａ－－．４ ＋ Ａ， （２） ，， ＋２ａ 蚩Ｌ（，，＋０．２５Ａ ） （３） Ａ 、Ｌ——填充墙水平截面面积和惯性矩； 口．——框架对侧移刚度贡献大 （下转第７３页） ・４９・ 第３期（总第１１６期） 翘 建葫 工程应用一 裂缝．这种钢筋伸人柱内的锚固长度应为Ｉ￣Ｌａ）。 由于框支梁是偏心受拉构件，其腰部的纵筋可以起到承 担拉力的作用．构造上要求直径不小于 １６，问距不大于 ２００ｎｌｍ，伸人柱内的锚固长度为 Ｌａ）。 头应尽量避开这些位置，事先要算好钢筋下料长度，梁上部 纵筋接头尽量靠近跨中，下部纵筋（若要焊接）尽量远离跨中 （建议设在梁箍筋加密区外且离支座Ｕ３的范围内）。柱筋接 头尽量远离柱端．所有焊接接头均应避开梁、柱箍筋加密区， 确实无法避开时，宜采用机械连接。 （２）接头数量不符合规范要求。这主要是要理解“同一连 ４悬臂梁纵筋 施工中发现的问题有：梁上部第一排纵筋切断和纵筋在 端部弯下条件的判断有误。过去设计悬臂梁时，只要满足抵 抗负弯矩的要求，除两根角筋通长布置外，悬臂梁施工图中 一接区段”的概念．它指的是３５ｄ（ｄ一纵筋较大直径）且不小于 ５００ｍｍ的长度范围。凡接头中点位于此长度内的接头均视为 般将其余第一排纵筋在０．７５１处截断，但《混规｝ｌＯ．２．４条明 同一连接区段的接头。并且要求纵筋焊接接头面积百分率应 文规定“在钢筋混凝土悬臂梁中，……其余钢筋不应在梁的 该小于等于５０％。对机械连接接头，也应改变原来的做法，已 上部截断，……”这里的上部应理解为第一排，原因是悬臂梁 经修订的《钢筋机械连接通用技术规程》将其分为三个等级，Ｉ 全长受负弯矩作用，临界斜裂缝的倾角明显偏小，不允许截 级接头面积百分率不受。ＩＩ级接头面积百分率不大于 断。由于施工人员已习惯过去的做法，当梁上部只有一排纵 ５０％，ＩＩＩ级接头面积百分率不大于２５％。 筋时，仍将第一排中间纵筋在０．７５１处截断，今后必须改正这 通过以上几个问题的分析，说明钢筋安装必须结合图 一做法。不应截断的纵筋是否需在端部弯下，视ｌ与ｈ 的关 纸、平法、设计规范、施工验收规范来进行。一方面设计人员 系而定，若ｌ＞４ｈ ，则在端部弯下，若ｌ＜４ｈ ，不必弯下，但此时 要加强工作责任心，结构设计总说明要具体、明确．有针对 必须通长设置，如梁上部纵筋有二排时，第二排纵筋可以在 性，重要部位要认真交底，不要仅仅依赖《平法》，另一方面， ０．７５１处截断（参见《平法》６６页详图）。 施工人员、监理人员除了熟悉掌握施工验收规范外。还应学 ５钢筋连接接头 习一些设计规范中关于结构构造规定的相关要求．只有这 框架梁、柱纵筋连接方法在《高层建筑混凝土结构技术 样，才能提高自己的工作水平，适应社会发展的需要，保证钢 规程》（ＪＧＪ３—２００２）６．５．３条第四、五、六款均有规定，其连接质 筋安装的正确性和提高安装的质景。 量控制在《混凝土结构工程施工质量验收规范》（ＧＢ５０２０４— ２００２）中５．４条也有具体要求，目前，梁、柱主筋采用绑扎搭接 参考文献 方法已很少，焊接连接、机械连接用得最多，隐蔽验收时发现 …１ ＧＢ５００１０－２００２，混凝土结构设计规范 的主要问题有： 【２】ＧＢ５００１１—２００１，建筑抗震设计规范 （１）接头位置不对。接头位置要设在受力较小处。施工人 ｐ】ＪＧＪ３—２００２，高层建筑混凝土结构技术规程 员应掌握一定的力学知识，应当知道梁跨中正弯矩较大。支 『４１４ ＧＢ５０２０４—２００２，混凝土结构工程施工质量验收规范 座附近负弯矩、剪力较大，柱端在水平力作用下弯矩较大。接 『５１ ０４Ｇ１０１－１，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规 则和构造详图．北京：中国建筑标准设计研究院 （上接第２９页） 表４ １５日一标下面层马歇尔试验检查表 （３）沥青和矿料的计量应确保准确。 （４）振动筛筛片的尺寸应与矿料的级配相匹配。 （５）矿料的加热时间、加热温度和沥青混合料的拌和时 间和拌和温度都应得到保证。 ３结语 通过一系列试验ｒ燃烧法测沥青含量、筛分试验测矿料级 配、马歇尔试验测定试件的体积参数及稳定度和流值）得到的 重要参数并作出相应调整能对沥青混合料生产质量控制起 到一定作用．从而保证生产出的沥青混合料更加符合设计要 求，此方法对沥青混合料的生产质量控制具有一定的参考价值。 参考文献 料的堆放应正确有序，避免出现混料现象。此外，还要注意对 【１】张肖宁，等．沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用 矿料进行苫盖。 【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００６． （２）冷料仓的挡板应加高，确保相邻冷料仓间不发生混 【２】ＪＴＧ Ｆ４０－２００４，公路沥青路面施工技术规范【ｓ】． 料。 ｐ】公路路面基层施工技术规范【ｓ】． ・７５・
