應該說,既有有利的一面,也有不利的一面。
填充墻對抗震有利的方面包括:
(1)由于砌體填充墻參與抗震,改變了結構的層間剪力分布狀況。砌體墻承擔了很大一部分水平地震剪力,使得框架部分承擔的剪力減小,保護了框架結構在地震作用下的安全性。
(2)砌體填充墻具有很大的剛度,可以限制框架結構的水平變形,減小整個結構的地震側移幅值。
(3)相對于框架而言,砌體填充墻具有很大的初始剛度,在地震作用下填充墻承擔了大部分水平地震剪力,因而會首先開裂和破壞。墻體利用它自身的變形和墻面裂縫的開展,可以消耗地震能量。因此,填充墻是第一道防線,而框架為第二道防線。
當然,填充墻對于抗震也有不利的一面:由于填充墻的存在,會使結構體系的剛度增加,自振周期減短,根據(jù)設計反應譜曲線,可知作用于整個建筑物上的地震作用會增加。
因此,結構設計時,應考慮利用框架填充墻有利的一面,防止不利的影響。例如,框架結構中,填充墻一定到砌筑到頂,防止產(chǎn)生短柱。
首先還是老生常談的,大家要熟悉一下我們的學習體系和路徑,深入理解規(guī)范體系,才談得上“按規(guī)范執(zhí)行”。我們要知道規(guī)范體系的任何一個系數(shù),都應能找到它存在的機理!
工程概念
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版] > 13 非結構構件 > 13.3 建筑非結構構件的基本抗震措施
13.3.2 非承重墻體的材料、選型和布置,應根據(jù)烈度、房屋高度、建筑體型、結構層間變形、墻體自身抗側力性能的利用等因素,經(jīng)綜合分析后確定,并應符合下列要求:
1 非承重墻體宜優(yōu)先采用輕質墻體材料;采用砌體墻時,應采取措施減少對主體結構的不利影響,并應設置拉結筋、水平系梁、圈梁、構造柱等與主體結構可靠拉結。
2 剛性非承重墻體的布置,應避免使結構形成剛度和強度分布上的突變;當圍護墻非對稱均勻布置時,應考慮質量和剛度的差異對主體結構抗震不利的影響。
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版]
13.3.4 鋼筋混凝土結構中的砌體填充墻,尚應符合下列要求:
1 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。
2 ……墻頂應與框架梁密切結合。
3 填充墻應沿框架柱全高每隔500mm~600mm設2φ6拉筋,拉筋伸入墻內的長度,6、7度時宜沿墻全長貫通,8、9度時應全長貫通。
4 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。
5 樓梯間和人流通道的填充墻,尚應采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強。
機理
震害是代價最高,也是最好的老師;從震害中挖掘設計概念!
框架—填充墻結構
廠房砌體圍護墻倒塌
規(guī)范
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版] > 13 非結構構件 > 13.3 建筑非結構構件的基本抗震措施
13.3.5 單層鋼筋混凝土柱廠房的圍護墻和隔墻,尚應符合下列要求:
1 廠房的圍護墻宜采用輕質墻板或鋼筋混凝土大型墻板,砌體圍護墻應采用外貼式并與柱可靠拉結;外側柱距為12m時應采用輕質墻板或鋼筋混凝土大型墻板。
2 剛性圍護墻沿縱向宜均勻對稱布置,不宜一側為外貼式,另一側為嵌砌式或開敞式;不宜一側采用砌體墻一側采用輕質墻板。
3 不等高廠房的高跨封墻和縱橫向廠房交接處的懸墻宜采用輕質墻板,6、7度采用砌體時不應直接砌在低跨屋面上。
6 墻梁宜采用現(xiàn)澆,當采用預制墻梁時,梁底應與磚墻頂面牢固拉結并應與柱錨拉;廠房轉角處相鄰的墻梁,應相互可靠連接。
7 砌體隔墻與柱宜脫開或柔性連接,并應采取措施使墻體穩(wěn)定,隔墻頂部應設現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂梁。
8 磚墻的基礎,8度ⅲ、ⅳ類場地和9度時,預制基礎梁應采用現(xiàn)澆接頭;當另設條形基礎時,在柱基礎頂面標高處應設置連續(xù)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁,其配筋不應少于4φ12。
9 砌體女兒墻高度不宜大于1m,且應采取措施防止地震時傾倒。
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版]
條文說明:
13.3.5 進一步明確廠房圍護墻的設置應注意下列問題:
1 唐山地震震害經(jīng)驗表明:嵌砌墻的墻體破壞較外貼墻輕得多,但對廠房的整體抗震性能極為不利,在多跨廠房和外縱墻不對稱布置的廠房中,由于各柱列的縱向側移剛度差別懸殊,導致廠房縱向破壞,倒塌的震例不少,即使兩側均為嵌砌墻的單跨廠房,也會由于縱向側移剛度的增加而加大廠房的縱向地震作用效應,特別是柱頂?shù)卣鹱饔玫募袑χ敼?jié)點的抗震很不利,容易造成柱頂節(jié)點破壞,危及屋蓋的安全,同時由于門窗洞口處剛度的削弱和突變,還會導致門窗洞口處柱子的破壞,因此,單跨廠房也不宜在兩側采用嵌砌墻。
2 磚砌體的高低跨封墻和縱橫向廠房交接處的懸墻,由于質量大、位置高,在水平地震作用特別是高振型影響下,外甩力大,容易發(fā)生外傾、倒塌,造成高砸低的震害,不僅砸壞低屋蓋,還可能破壞低跨設備或傷人,危害嚴重,唐山地震中,這種震害的發(fā)生率很高,因此.宜采用輕質墻板,當必須采用磚砌體時,應加強與主體結構的錨拉。
3 高低跨封墻直接砌在低跨屋面板上時,由于高振型和上、下變形不協(xié)調的影響,容易發(fā)生倒塌破壞,并砸壞低跨屋蓋,邢臺地震7度區(qū)就有這種震例。
4 砌體女兒墻的震害較普遍,故規(guī)定需設置時,應控制其高度,并采取防地震時傾倒的構造措施。
5 不同墻體材料的質量、剛度不同,對主體結構的地震影響不同,對抗震不利,故不宜采用。必要時,宜采用相應的措施。
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版] > 9 單層工業(yè)廠房 > 9.1 單層鋼筋混凝土柱廠房
9.1.14 廠房的抗風柱、屋架小立柱和計及工作平臺影響的抗震計算,應符合下列規(guī)定:
3 當工作平臺和剛性內隔墻與廠房主體結構連接時,應采用與廠房實際受力相適應的計算簡圖,并計入工作平臺和剛性內隔墻對廠房的附加地震作用影響。變位受約束且剪跨比不大于2的排架柱,其斜截面受剪承載力應按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》gb 50010的規(guī)定計算,并按本規(guī)范第9.1.25條采取相應的抗震構造措施。
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版] > 13 非結構構件 > 13.2 基本計算要求
13.2.1 建筑結構抗震計算時,應按下列規(guī)定計入非結構構件的影響:
1 地震作用計算時,應計入支承于結構構件的建筑構件和建筑附屬機電設備的重力。
2 對柔性連接的建筑構件,可不計入剛度;對嵌入抗側力構件平面內的剛性建筑非結構構件,應計入其剛度影響,可采用周期調整等簡化方法;一般情況下不應計入其抗震承載力,當有專門的構造措施時,尚可按有關規(guī)定計入其抗震承載力。
3 支承非結構構件的結構構件,應將非結構構件地震作用效應作為附加作用對待,并滿足連接件的錨固要求。
材料研究中心大樓角柱
漩口中心小學節(jié)點
都江堰某框架—填充墻結構
非結構構件抗震設計規(guī)范 jgj 339-2015 > 4 建筑非結構構件 > 4.2 非承重墻
4.2.3 鋼筋混凝土結構中的填充墻,應符合下列規(guī)定:
1 層間變形較大的框架結構和高層建筑,宜采用鋼材或木材為龍骨的隔墻及輕質隔墻。
2 砌體填充墻宜與主體結構采用柔性連接,當采用剛性連接時應符合下列規(guī)定:
1)填充墻在平面和豎向的布置,宜均勻對稱,避免形成薄弱層或短柱。
2)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,墻頂應與框架梁緊密結合。
3)填充墻應沿框架柱全高每隔500mm~600mm設2ф6拉筋,拉筋伸入墻內的長度,6度、7度時宜沿墻全長貫通,8度、9度時應全長貫通。
4)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,構造柱間距不宜大于4m,框架結構底部兩層的鋼筋混凝土構造柱宜加密;填充墻開有寬度大于2m的門洞或窗洞時,洞邊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。
非結構構件抗震設計規(guī)范 jgj 339-2015 > 4 建筑非結構構件 > 4.2 非承重墻
4.2.3 本條規(guī)定了鋼筋混凝土房屋中非承重墻體的抗震構造措施。
汶川地震中:
①較長的填充墻兩側開有門洞時,墻體一般先沿對角線剪切破壞,產(chǎn)生x形裂縫,當裂縫開展到一定程度時會喪失承載力,沿裂縫線成塊體垮塌,或整片墻垮塌,破壞嚴重;
②多層框架填充隔墻底部區(qū)域破壞嚴重,而上部填充墻較完好,這是因為框架底部區(qū)域層間變形較大,導致底部區(qū)域填充墻受力或變形也較大,使填充墻底部區(qū)域破壞較上部嚴重;
③樓梯間、過道為重要的逃生通道,地震時樓梯間填充墻吸收較多地震能量而破壞或倒塌,一是容易砸傷人,二是堵塞逃生通道,可能造成人員傷亡。
因此,填充墻參與結構受力時,填充墻與周邊框架緊密連接,裂縫交叉處縱橫向設構造柱和圈梁(圖1)。若填充墻不參與結構受力,填充墻與周邊框架設縫,隔離兩者的相互作用,變形間隙用柔性防水材料填充,間隙大小由中震時層間側移量確定(圖2)。
高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 jgj 3-2010 > 6 框架結構設計 > 6.1 一般規(guī)定
6.1.3 框架結構的填充墻及隔墻宜選用輕質墻體。抗震設計時,框架結構如采用砌體填充墻,其布置應符合下列規(guī)定:
1 避免形成上、下層剛度變化過大。
2 避免形成短柱。
3 減少因抗側剛度偏心而造成的結構扭轉。
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2010[2016年修訂版] > 7 多層砌體房屋和底部框架砌體房屋 > 7.1 一般規(guī)定
7.1.8 底部框架-抗震墻砌體房屋的結構布置,應符合下列要求:
2 房屋的底部,應沿縱橫兩方向設置一定數(shù)量的抗震墻,并應均勻對稱布置。6度且總層數(shù)不超過四層的底層框架-抗震墻砌體房屋,應允許采用嵌砌于框架之間的約束普通磚砌體或小砌塊砌體的砌體抗震墻,但應計入砌體墻對框架的附加軸力和附加剪力并進行底層的抗震驗算,且同一方向不應同時采用鋼筋混凝土抗震墻和約束砌體抗震墻;其余情況,8度時應采用鋼筋混凝土抗震墻,6、7度時應采用鋼筋混凝土抗震墻或配筋小砌塊砌體 抗震墻。(強條)
3.9.6 鋼筋混凝土構造柱和底部框架-抗震墻房屋中的砌體抗震墻,其施工應先砌墻后澆構造柱和框架梁柱。(強條)
建筑抗震設計規(guī)范 gb 11-89 > 第6章 多層和高層鋼筋混凝土房屋 > 第一節(jié) 一般規(guī)定
第6.1.11條 框架結構中,砌體填充墻在平面和豎向的布置,宜均勻對稱;一二級框架的圍護墻和隔墻,宜采用輕質墻或與框架柔性連接的墻板。
建筑抗震設計規(guī)范 gb 50011-2001
6.1.15 框架的填充墻應符合本規(guī)范第13章的規(guī)定。
13.2.1 建筑結構抗震時,應按下列規(guī)定計入非結構構件的影響:
2 對柔性連接的建筑構件,可不計入剛度;對嵌入抗側力構件平面內的剛性建筑非結構構件,可采用周期調整等簡化方法計入其剛度影響;
總結
1、框架結構填充墻,宜采用鋼材或木材為龍骨的隔墻及輕質隔墻;
2、砌體填充墻與主體框架結構剛性連接時,應計入其剛度影響;周期折減系數(shù)能計入總體影響,但局部效應被忽視。不能為了簡化計算而降低結構安全性。
3、砌體填充墻與框架結構應 研發(fā) 柔性連接,解決豎縫;鼓勵、發(fā)展柔性連接。
<砌體填充墻構造詳圖(二)與主體結構柔性連接10sg614-2>