拉結筋在填充墻與框架柱連接中的應用分析①

□□ 馬瑞君，汪金滿，何偉君

(1.甘肅省建設設計咨詢集團有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省第五建設集團有限責任公司，甘肅 天水 741000)

引言

填充墻作為一種滿足建筑功能要求的“非結構構件”，在某些特殊地區，如抗震設防地區，填充墻可以承受部分水平地震力，填充墻之所以能夠承受部分水平地震力，且能在大型地震中抵抗部分荷載，除了填充墻的原材料、強度、設置方式等[1-2]原因之外，填充墻與框架柱的連接方式在很大程度上決定了填充墻的穩定性和抵抗水平荷載的能力。因而需要對填充墻與框架柱之間設置可靠且穩定的連接。目前，在工程中填充墻與框架柱主要是通過拉結筋連接。因此，在連接中拉結筋起到的作用至關重要，而如何利用拉結筋實現最佳的連接方式是目前亟待解決的問題。

1 拉結筋的施工方式

布置在填充墻與框架柱之間的拉結筋多數場合只是起到連接作用，但是當地震發生，產生的水平荷載容易使得填充墻與主體結構脫離，此時在填充墻與框架柱之間連接的拉結筋能承受部分水平荷載，保證填充墻安全穩固[3]。因此，拉結筋的設置必須依靠成熟的設計和施工技術。目前常用的拉結筋施工方式有植筋法、預埋鋼筋法兩種。

1.1 植筋技術

植筋技術因其具有不影響主體結構施工且施工簡便等優點，在填充墻拉結筋連接中得到了廣泛應用，主要是經過鉆孔、植筋、注膠等步驟將鋼筋植入填充墻與框架柱中[4]。該技術一方面需要選擇合適的植筋膠，應考慮植筋膠的強度、固化時間、環保、植筋施工時植筋膠填充密實度等因素；另一方面，鋼筋的錨固深度及承載力應符合要求，JGJ 145—2013《混凝土結構后錨固技術規程》規定植筋錨固深度設計值可按下式進行計算：

ld≥ΨNΨaels

(1)

(2)

fy——植入鋼筋的抗拉強度；

As——鋼筋截面面積；

ld——植筋錨固深度設計值；

ls——植筋基本錨固深度；

d——鋼筋公稱直徑。

1.2 預埋鋼筋技術

預埋鋼筋技術與植筋技術的區別在于鋼筋是在框架柱混凝土澆筑之前預埋于框架柱中，其后再與填充墻中預留的鋼筋相互連接，主要有柱上預留貼膜筋、模板開洞留甩筋、鋼模板緊固預埋法等[5-6]施工方法，預埋鋼筋技術需考慮預埋方法，保證預留出的鋼筋數量與位置準確，且在構件與拉結筋連接處抗拔力能滿足設計要求。

2 拉結筋的連接方式

2.1 拉結筋在剛性連接中的應用

工程中應用較為普遍的是采用剛性連接，這是由于剛性連接是通過增加構件剛度或者增強構件之間連接，以此提高結構整體性，加強抗震作用。這種連接方式在填充墻與框架柱連接中比較容易實現，主要是通過填充墻與框架柱頂形成一體，即二者緊密連接。剛性連接應考慮填充墻剛度和強度對結構變形的影響。而拉結筋在該連接上所起的作用較大，將拉結筋采用植筋或者預埋的方式從框架柱留出，再與填充墻連接，中間采用鋼筋網片加固，不留縫隙，這種連接使得填充墻與框架柱成為整體，共同受力，但對于填充墻而言，其本身并非受力構件，這就需要填充墻剛度足夠大才能抵抗水平地震荷載，否則一旦受力過大，填充墻便容易破壞。

2.2 拉結筋在柔性連接中的應用

柔性連接與剛性連接相比，最大的區別在于柔性連接可忽略或部分考慮填充墻剛度的影響，由于柔性連接工藝還未成熟，至此還未廣泛推廣。柔性連接方式主要可分三種：

(1)完全脫開。脫開后的縫隙中填滿隔熱、隔聲的柔性材料。此連接利于主體結構形成塑性鉸，提升抗震能力，最大限度地保證填充墻不受主體結構抵抗地震的影響。

(2)使用拉結筋相連接。填充墻與框架柱之間的隔開一定縫隙，縫隙寬度以20 mm為宜。

(3)填充墻與框架柱使用耗能減震器相連接。耗能減震器中的彈簧減震器可以耗散地震能量，以減小對填充墻的破壞，但施工難且造價高。

由于成本問題，工程中大多使用拉結筋拉結來實現柔性連接。目前主要采用預埋或者植筋的方式在框架柱中留出一定長度的鋼筋，通過與填充墻上的拉結鋼筋網片進行焊接，形成拉結或將填充墻預留的鋼筋伸入框架柱內，然后在填充墻與框架柱間的留縫處填充柔性材料，形成柔性連接。GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》規定[7]，拉結筋宜為2Φ6并應沿框架柱全高每隔500 mm設置，且非抗震設計時，拉結筋伸入填充墻內的長度≮600 mm；抗震設防烈度為6、7度時，不應小于墻長的1/5且≮700 mm，8度時應沿墻全長貫通。

3 拉結筋不同連接方式的抗震性分析

填充墻與框架柱之間的拉結筋連接以橫向拉結筋為主，只有部分試驗研究中采用斜向拉結的方式，其主要是承受地震荷載作用。剛性連接的填充墻是與框架柱緊密連接，形成墻-框結構，其初始剛度較大，這不利于結構的耗能，也不易形成延性破壞，在地震作用下，框架柱率先變形導致填充墻過早發生破壞。拉結筋柔性連接因連接處不僅設有拉結筋，而且填充了柔性材料，其初始剛度較低，利于塑性鉸的形成和加強耗能，出現延性破壞，因而該連接方式在地震作用中填充墻的抵抗變形能力較強，框架柱也能對其具有約束作用，使得填充墻不會因框架柱變形而過早破壞[8]。拉結筋破壞形式主要有受拉破壞和疲勞破壞兩種，在地震作用較大時，拉結筋因無法承受過大的水平地震力而產生受拉破壞，或是其受力次數過多則產生疲勞破壞。

4 結語

拉結筋連接在工程上運用廣泛，所帶來的經濟效益也是其他連接方式不可比擬的，但由于施工與設計時，受到人為和環境因素的影響，拉結筋連接存在的一些問題還未能很好地解決。就施工方式而言，植筋法與預埋鋼筋法均存在一定問題。植筋法所使用的化學錨固劑具有一定的時效性，隨著時間的推移，其化學性能變化較大，而且植筋法在現場施工時容易因為清孔不徹底或是注膠不密實而出現施工質量問題。預埋鋼筋法雖不存在上述問題，但無法保證拉結筋布設于指定位置，移位、漏埋現象時有發生。

對于拉結筋拉結的剛性連接與柔性連接，總體來講剛性連接比柔性連接做法簡單，更容易實現，其成本相對較低，初始剛度也相對較大，這也是剛性連接應用較多的原因，但抗震性能較差，而且地震來臨時沒有預兆，不適合在抗震設防地區應用。柔性連接抗震性能較強，延性較好，但做法及工藝還未成熟。

拉結筋在填充墻與框架柱連接中應用廣泛，但技術還未成熟，拉結筋在連接處的質量問題容易因施工或是材料原因而不滿足設計要求，需要在施工過程中加以完善；另一方面，拉結筋柔性連接抗震性能較好，如何實現可靠且經濟的柔性做法是目前工程中迫切需要解決的問題。