框架結(jié)構(gòu)中填充墻震害分析與抗震構(gòu)造措施

陸總兵陸健

摘要：文章通過對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的填充墻震害分析，結(jié)合抗震規(guī)范規(guī)定以及地震作用下填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的破壞情況，文章主要介紹了填充墻震害，鋼筋混凝土框架填充墻與柱拉結(jié)節(jié)點(diǎn)與鋼筋混凝土構(gòu)造柱的施工質(zhì)量控制等，提出了一些解決相關(guān)問題的建議與辦法，從而提高鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中填充墻抗震性能。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土框架；填充墻震害分析；抗震構(gòu)造；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TU398 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）13-0016-03

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)：是由鋼筋混凝土柱、縱梁、橫梁組成的框架來支承屋頂與樓板荷載的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為一種結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中，有關(guān)地震災(zāi)害表明，地震作用下填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響是不能忽視的，這種影響在地震各階段的表現(xiàn)是不同的。

1鋼筋混凝土框架填充墻震害分析

1.1填充墻在地震作用下的破壞

據(jù)有關(guān)震害統(tǒng)計(jì)表明，地震作用下框架結(jié)構(gòu)中填充墻的震害主要表現(xiàn)為墻面出現(xiàn)單斜裂縫、交叉裂縫、與框架梁之間出現(xiàn)水平裂縫或者發(fā)生平面外倒塌。同時(shí)由于框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下變形為剪切型，因此框架下部填充墻破壞大于框架上部。

1.2地震作用下填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響

填充墻框架的承載能力略大于填充墻和框架單獨(dú)工作時(shí)承載能力之和，填充墻框架結(jié)構(gòu)在地震作用下框架對(duì)墻體有約束作用，同時(shí)墻體對(duì)框架也有一定的支撐。這種支撐作用增大了結(jié)構(gòu)早期剛度。并且，填充墻增強(qiáng)了框架的耗能能力和變形能力，減少了結(jié)構(gòu)倒塌的可能性。

1.3填充墻影響結(jié)構(gòu)的剛度變化，造成填充墻的破壞

無(wú)論填充墻采用的是砌塊砌體墻等何種材料，填充墻在構(gòu)造上與框架聯(lián)系在一起共同作用的時(shí)候，或多或少地改變了整個(gè)框架體系的抗側(cè)向作用的能力。同時(shí)，由于填充墻的加入，有可能產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)，使一個(gè)本來均勻規(guī)整的框架結(jié)構(gòu)剛度中心偏移，從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生偏移。大多數(shù)框架結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)震害一般較輕，主要破壞發(fā)生在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和填充墻，因此，除了加強(qiáng)填充墻與主體結(jié)構(gòu)的拉結(jié)措施外，還應(yīng)考慮底層填充墻與結(jié)構(gòu)構(gòu)件在同一水準(zhǔn)下的抗震設(shè)計(jì)。

1.4填充墻造成框架柱的附加作用，使框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“柱鉸”現(xiàn)象

同一結(jié)構(gòu)層內(nèi)，由于填充墻的分布方式不同，使得水平地震剪力的分配也發(fā)生變化，造成同一層內(nèi)框架柱的水平受力不同而出現(xiàn)“柱鉸”破壞現(xiàn)象。

1.5結(jié)構(gòu)層間剛度的不均勻、結(jié)構(gòu)布置過于復(fù)雜而造成的破壞

不同結(jié)構(gòu)層內(nèi)，填充墻的數(shù)量或布置方式的差異，形成了上下層的填充墻的不連續(xù)；或由于結(jié)構(gòu)布置過于復(fù)雜，形成錯(cuò)層結(jié)構(gòu)布置，可能導(dǎo)致相鄰層間的剛度突變，這對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震十分不利。

1.6開洞的填充墻可能對(duì)框架柱造成“短柱”效應(yīng)

填充墻的布置使得框架柱的計(jì)算高度減少，形成“短柱”，在水平力作用下，容易提前發(fā)生塑性鉸破壞。

2鋼筋混凝土框架填充墻抗震規(guī)范構(gòu)造規(guī)定

填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻?qū)ΨQ，宜避免形成薄弱層或短柱。

砌體的砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M5；實(shí)心塊體的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于MU2.5，空心塊體的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于MU3.5；墻頂應(yīng)與框架梁密切結(jié)合。

填充墻應(yīng)沿框架柱全高每隔500～600mm設(shè)2φ6拉筋，拉筋伸入墻體的長(zhǎng)度，6、7度時(shí)宜全長(zhǎng)貫通，8、9度時(shí)應(yīng)全長(zhǎng)貫通。

墻長(zhǎng)大于5m時(shí)，墻頂與梁宜有拉結(jié)；墻長(zhǎng)超過8m或?qū)痈?倍時(shí)，宜設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱；墻高超過4m時(shí)，墻體半高宜設(shè)置與柱連接且沿墻全長(zhǎng)貫通的鋼筋混凝土水平系梁。

樓梯間和人流通道的填充墻，尚應(yīng)采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)。

3鋼筋混凝土框架填充墻施工質(zhì)量控制

3.1鋼筋混凝土框架填充墻拉結(jié)筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋

抗震規(guī)范中規(guī)定填充墻的拉結(jié)筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋應(yīng)在框架混凝土柱中滿足錨固長(zhǎng)度，而且國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑抗震構(gòu)造圖集》03G329-1中也有該種節(jié)點(diǎn)做法，其目的就是要確保拉結(jié)筋與柱的可靠拉結(jié)。正常情況下，拉結(jié)筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中所起的作用不像框架柱、梁受力筋那么明顯，但當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí)，它需要能夠適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)不同方向的層間位移，而且應(yīng)具有滿足層間變位的變形能力，以達(dá)到與框架柱的連接具有足夠的延性和適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)能力。而目前施工單位使用的一些“植筋”固結(jié)劑主要是環(huán)氧樹脂類，其脆性較強(qiáng)，當(dāng)其受外力撓動(dòng)后，大大降低它與混凝土及鋼筋的粘結(jié)力。因此當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時(shí)，填充墻受到地震力的反復(fù)作用，拉結(jié)筋也同時(shí)要承受平面外剪切力的往復(fù)作用，其延性大大降低，不可能再保證拉結(jié)筋與混凝土柱的可靠連接，也就無(wú)法滿足承受拉力的要求，導(dǎo)致墻體鋼筋被拉出，墻體與柱子開脫。因此，施工中應(yīng)高度重視框架填充墻與框架柱的拉結(jié)節(jié)點(diǎn)做法，不宜采用“植筋”。

3.2鋼筋混凝土框架填充墻砌筑

第一，干拌砂漿強(qiáng)度按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求并提供質(zhì)保書，拌和后3～4h內(nèi)用完，當(dāng)施工期間最高氣溫超過30℃時(shí)，應(yīng)在拌成后2h內(nèi)使用完畢。

第二，砌筑前應(yīng)提前2天澆水濕潤(rùn)，砌筑時(shí)不得有明顯水跡。砌塊表面污物應(yīng)清除干凈，嚴(yán)禁使用有豎向裂縫、斷裂的小砌塊砌筑。

第三，鋼筋混凝土構(gòu)造柱腳，砌筑時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行先退后前的原則，每一馬牙搓的齒高一般約為30cm，齒深不小于6cm。

第四，砌筑輕集料混凝土空心砌塊時(shí)，應(yīng)底面朝上擺放砌筑（反砌），每層順砌，上下層砌塊對(duì)孔，豎向灰縫相互錯(cuò)開。

第五，砌筑墻體時(shí)，上、下皮砌塊要錯(cuò)縫搭砌，搭接長(zhǎng)度不小于砌塊長(zhǎng)度的1/3，在T型墻體處應(yīng)使橫墻砌塊隔皮露端面，并坐中于縱墻砌塊、墻轉(zhuǎn)角處，還應(yīng)使縱、橫墻的砌塊相互搭砌，隔皮砌塊露端面。加氣混凝土砌塊砌體豎縫宜用墻體兩側(cè)臨時(shí)夾板灌縫。

第六，水平灰縫厚度及豎向灰縫寬度分別為15mm和20mm。灰縫必須橫平豎直，砂漿飽滿，水平灰縫砂漿飽滿度不應(yīng)小于80%，豎向灰縫砂漿飽滿度也不應(yīng)小于80%。

第七，每層砌筑時(shí)先砌兩端再拉線砌筑中間部分，并隨砌隨吊、靠，確保墻體垂直、平整。

第八，對(duì)于預(yù)留的洞口、管道等，在砌筑時(shí)派專人預(yù)留和預(yù)埋準(zhǔn)確，對(duì)于敷設(shè)在砌體上的電線槽，必須彈線并用切割機(jī)進(jìn)行切割。

第九，在砌筑至拉接筋位置時(shí)，必須將拉接筋理直調(diào)順后壓在水平灰縫內(nèi)，再進(jìn)行上層砌塊的

砌筑。

第十，在砌筑到梁、板底部時(shí)，留出一定空隙，至少7天后方可用水泥磚或頁(yè)巖磚斜砌頂緊，傾斜度為60°左右，要求砂漿飽滿，組砌合理。設(shè)計(jì)不砌到梁底的砌體或窗底，須設(shè)鋼筋混凝土壓頂。壓頂?shù)淖龇閴w敷2φ6通長(zhǎng)鋼筋，錨入鋼筋混凝土框架柱岡，60厚C20混凝土現(xiàn)澆。

3.3鋼筋混凝土構(gòu)造柱施工

構(gòu)造柱主筋應(yīng)在鋼筋混凝土框架施工中按照設(shè)計(jì)要求預(yù)設(shè)短筋，保證搭接頭長(zhǎng)度一般為35d。箍筋間距不大于10cm.對(duì)于沿墻體每隔500mm設(shè)置一道2φ6拉結(jié)筋的要求，必須嚴(yán)格要求砌筑者隨砌隨放，并保證放入固定在密實(shí)的砂漿水平灰縫中。

構(gòu)造柱商品混凝土強(qiáng)度等級(jí)按設(shè)計(jì)要求，坍落度宜控制在16～18cm.按規(guī)定留置相應(yīng)試塊。

構(gòu)造拄混凝土振搗操作要設(shè)專人負(fù)責(zé)，以免出現(xiàn)漏漿、過振、中間受阻混凝土澆注不到位等現(xiàn)象。澆搗柱混凝土?xí)r，宜用插入式振搗棒分層振實(shí)，使馬牙搓上口的混凝土能保證澆搗密實(shí)。振搗棒隨振隨撥，分層振搗厚度不超過500mm為宜。振搗時(shí)嚴(yán)禁振動(dòng)磚墻、鋼筋，以免造成墻體松動(dòng)、拉結(jié)筋脫開或鋼筋骨架變位。澆注前必須將磚砌體和木模板用水澆濕，并封閉清掃口。

4結(jié)語(yǔ)

過去，主要致力于主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗震性能的研究，而忽略了非結(jié)構(gòu)部分填充墻等構(gòu)件的影響，結(jié)果導(dǎo)致在許多震害中由框架填充墻所造成的嚴(yán)重破壞。從鋼筋混凝土框架填充墻震害的分析，填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的存在，改變了框架結(jié)構(gòu)的各種性能指標(biāo)，要使鋼筋混凝土框架填充墻結(jié)構(gòu)在地震中的抗震性能達(dá)到事先預(yù)定的目標(biāo)，要高度重視鋼筋混凝土框架填充墻與柱拉結(jié)節(jié)點(diǎn)與鋼筋混凝土構(gòu)造柱的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，要從以往只注重結(jié)構(gòu)安全，向全面注重結(jié)構(gòu)的性能、在滿足抗震規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上應(yīng)加強(qiáng)某些框架梁柱的承載能力，以抵御地震作用下填充墻變形產(chǎn)生的附加力，消除安全隱患。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：陸總兵（1962-），男，江蘇南通人，供職于南通新華建筑集團(tuán)有限公司，中國(guó)民族建筑研究會(huì)專家委員，中國(guó)安裝協(xié)會(huì)項(xiàng)目管理專家，中國(guó)商品砼行業(yè)專家委員會(huì)委員，《中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)》期刊社學(xué)術(shù)顧問，高級(jí)工程師、高級(jí)經(jīng)濟(jì)師、國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師、國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師，研究方向：建筑工程技術(shù)與項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：王書柏）