框架結構中填充墻震害分析與抗震構造措施

陸總兵陸健

摘要：文章通過對鋼筋混凝土框架結構中的填充墻震害分析，結合抗震規范規定以及地震作用下填充墻對框架結構的破壞情況，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節點與鋼筋混凝土構造柱的施工質量控制等，提出了一些解決相關問題的建議與辦法，從而提高鋼筋混凝土框架結構中填充墻抗震性能。

關鍵詞：鋼筋混凝土框架；填充墻震害分析；抗震構造；質量控制

中圖分類號：TU398 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）13-0016-03

鋼筋混凝土框架結構：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構。鋼筋混凝土框架結構作為一種結構形式廣泛應用于工業與民用建筑中，有關地震災害表明，地震作用下填充墻對框架結構的影響是不能忽視的，這種影響在地震各階段的表現是不同的。

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

據有關震害統計表明，地震作用下框架結構中填充墻的震害主要表現為墻面出現單斜裂縫、交叉裂縫、與框架梁之間出現水平裂縫或者發生平面外倒塌。同時由于框架結構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框架結構的影響

填充墻框架的承載能力略大于填充墻和框架單獨工作時承載能力之和，填充墻框架結構在地震作用下框架對墻體有約束作用，同時墻體對框架也有一定的支撐。這種支撐作用增大了結構早期剛度。并且，填充墻增強了框架的耗能能力和變形能力，減少了結構倒塌的可能性。

1.3填充墻影響結構的剛度變化，造成填充墻的破壞

無論填充墻采用的是砌塊砌體墻等何種材料，填充墻在構造上與框架聯系在一起共同作用的時候，或多或少地改變了整個框架體系的抗側向作用的能力。同時，由于填充墻的加入，有可能產生較大的扭轉，使一個本來均勻規整的框架結構剛度中心偏移，從而使結構在地震作用下發生偏移。大多數框架結構的主體結構震害一般較輕，主要破壞發生在圍護結構和填充墻，因此，除了加強填充墻與主體結構的拉結措施外，還應考慮底層填充墻與結構構件在同一水準下的抗震設計。

1.4填充墻造成框架柱的附加作用，使框架結構出現“柱鉸”現象

同一結構層內，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生變化，造成同一層內框架柱的水平受力不同而出現“柱鉸”破壞現象。

1.5結構層間剛度的不均勻、結構布置過于復雜而造成的破壞

不同結構層內，填充墻的數量或布置方式的差異，形成了上下層的填充墻的不連續；或由于結構布置過于復雜，形成錯層結構布置，可能導致相鄰層間的剛度突變，這對結構的抗震十分不利。

1.6開洞的填充墻可能對框架柱造成“短柱”效應

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

2鋼筋混凝土框架填充墻抗震規范構造規定

填充墻在平面和豎向的布置，宜均勻對稱，宜避免形成薄弱層或短柱。

砌體的砂漿強度等級不應低于M5；實心塊體的強度等級不宜低于MU2.5，空心塊體的強度等級不宜低于MU3.5；墻頂應與框架梁密切結合。

填充墻應沿框架柱全高每隔500～600mm設2φ6拉筋，拉筋伸入墻體的長度，6、7度時宜全長貫通，8、9度時應全長貫通。

墻長大于5m時，墻頂與梁宜有拉結；墻長超過8m或層高2倍時，宜設置鋼筋混凝土構造柱；墻高超過4m時，墻體半高宜設置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁。

樓梯間和人流通道的填充墻，尚應采用鋼絲網砂漿面層加強。

3鋼筋混凝土框架填充墻施工質量控制

3.1鋼筋混凝土框架填充墻拉結筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋

抗震規范中規定填充墻的拉結筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋應在框架混凝土柱中滿足錨固長度，而且國家標準圖集《建筑抗震構造圖集》03G329-1中也有該種節點做法，其目的就是要確保拉結筋與柱的可靠拉結。正常情況下，拉結筋與鋼筋混凝土水平系梁鋼筋在整個結構體系中所起的作用不像框架柱、梁受力筋那么明顯，但當地震出現時，它需要能夠適應主體結構不同方向的層間位移，而且應具有滿足層間變位的變形能力，以達到與框架柱的連接具有足夠的延性和適當的轉動能力。而目前施工單位使用的一些“植筋”固結劑主要是環氧樹脂類，其脆性較強，當其受外力撓動后，大大降低它與混凝土及鋼筋的粘結力。因此當地震出現時，填充墻受到地震力的反復作用，拉結筋也同時要承受平面外剪切力的往復作用，其延性大大降低，不可能再保證拉結筋與混凝土柱的可靠連接，也就無法滿足承受拉力的要求，導致墻體鋼筋被拉出，墻體與柱子開脫。因此，施工中應高度重視框架填充墻與框架柱的拉結節點做法，不宜采用“植筋”。

3.2鋼筋混凝土框架填充墻砌筑

第一，干拌砂漿強度按照圖紙設計要求并提供質保書，拌和后3～4h內用完，當施工期間最高氣溫超過30℃時，應在拌成后2h內使用完畢。

第二，砌筑前應提前2天澆水濕潤，砌筑時不得有明顯水跡。砌塊表面污物應清除干凈，嚴禁使用有豎向裂縫、斷裂的小砌塊砌筑。

第三，鋼筋混凝土構造柱腳，砌筑時必須嚴格執行先退后前的原則，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，應底面朝上擺放砌筑（反砌），每層順砌，上下層砌塊對孔，豎向灰縫相互錯開。

第五，砌筑墻體時，上、下皮砌塊要錯縫搭砌，搭接長度不小于砌塊長度的1/3，在T型墻體處應使橫墻砌塊隔皮露端面，并坐中于縱墻砌塊、墻轉角處，還應使縱、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臨時夾板灌縫。

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小于80%，豎向灰縫砂漿飽滿度也不應小于80%。

第七，每層砌筑時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，對于預留的洞口、管道等，在砌筑時派專人預留和預埋準確，對于敷設在砌體上的電線槽，必須彈線并用切割機進行切割。

第九，在砌筑至拉接筋位置時，必須將拉接筋理直調順后壓在水平灰縫內，再進行上層砌塊的

砌筑。

第十，在砌筑到梁、板底部時，留出一定空隙，至少7天后方可用水泥磚或頁巖磚斜砌頂緊，傾斜度為60°左右，要求砂漿飽滿，組砌合理。設計不砌到梁底的砌體或窗底，須設鋼筋混凝土壓頂。壓頂的做法為墻體敷2φ6通長鋼筋，錨入鋼筋混凝土框架柱岡，60厚C20混凝土現澆。

3.3鋼筋混凝土構造柱施工

構造柱主筋應在鋼筋混凝土框架施工中按照設計要求預設短筋，保證搭接頭長度一般為35d。箍筋間距不大于10cm.對于沿墻體每隔500mm設置一道2φ6拉結筋的要求，必須嚴格要求砌筑者隨砌隨放，并保證放入固定在密實的砂漿水平灰縫中。

構造柱商品混凝土強度等級按設計要求，坍落度宜控制在16～18cm.按規定留置相應試塊。

構造拄混凝土振搗操作要設專人負責，以免出現漏漿、過振、中間受阻混凝土澆注不到位等現象。澆搗柱混凝土時，宜用插入式振搗棒分層振實，使馬牙搓上口的混凝土能保證澆搗密實。振搗棒隨振隨撥，分層振搗厚度不超過500mm為宜。振搗時嚴禁振動磚墻、鋼筋，以免造成墻體松動、拉結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結語

過去，主要致力于主體結構系統抗震性能的研究，而忽略了非結構部分填充墻等構件的影響，結果導致在許多震害中由框架填充墻所造成的嚴重破壞。從鋼筋混凝土框架填充墻震害的分析，填充墻等非結構構件的存在，改變了框架結構的各種性能指標，要使鋼筋混凝土框架填充墻結構在地震中的抗震性能達到事先預定的目標，要高度重視鋼筋混凝土框架填充墻與柱拉結節點與鋼筋混凝土構造柱的設計與施工質量，要從以往只注重結構安全，向全面注重結構的性能、在滿足抗震規范規定的基礎上應加強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生的附加力，消除安全隱患。

參考文獻

[1]王旋，等．汶川地震中填充墻鋼筋混凝土框架結構抗震性能思考[J]．工業建筑，2009，39（1）．

[2]建筑抗震設計規范（GB50011-2010）[S]．北京：中國建筑工業出版社，2010．

作者簡介：陸總兵（1962-），男，江蘇南通人，供職于南通新華建筑集團有限公司，中國民族建筑研究會專家委員，中國安裝協會項目管理專家，中國商品砼行業專家委員會委員，《中國高新技術企業》期刊社學術顧問，高級工程師、高級經濟師、國家注冊一級建造師、國家注冊監理工程師，研究方向：建筑工程技術與項目管理。

（責任編輯：王書柏）