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砌体填充墙基础知识

应该说,既有有利的一面,也有不利的一面。

填充墙对抗震有利的方面包括:

(1)由于砌体填充墙参与抗震,改变了结构的层间剪力分布状况。砌体墙承担了很大一部分水平地震剪力,使得框架部分承担的剪力减小,保护了框架结构在地震作用下的安全性。

(2)砌体填充墙具有很大的刚度,可以限制框架结构的水平变形,减小整个结构的地震侧移幅值。

(3)相对于框架而言,砌体填充墙具有很大的初始刚度,在地震作用下填充墙承担了大部分水平地震剪力,因而会首先开裂和破坏。墙体利用它自身的变形和墙面裂缝的开展,可以消耗地震能量。因此,填充墙是第一道防线,而框架为第二道防线。

当然,填充墙对于抗震也有不利的一面:由于填充墙的存在,会使结构体系的刚度增加,自振周期减短,根据设计反应谱曲线,可知作用于整个建筑物上的地震作用会增加。

因此,结构设计时,应考虑利用框架填充墙有利的一面,防止不利的影响。例如,框架结构中,填充墙一定到砌筑到顶,防止产生短柱。

首先还是老生常谈的,大家要熟悉一下我们的学习体系和路径,深入理解规范体系,才谈得上“按规范执行”。我们要知道规范体系的任何一个系数,都应能找到它存在的机理!

工程概念

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建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 13 非结构构件 > 13.3 建筑非结构构件的基本抗震措施

13.3.2 非承重墙体的材料、选型和布置,应根据烈度、房屋高度、建筑体型、结构层间变形、墙体自身抗侧力性能的利用等因素,经综合分析后确定,并应符合下列要求:

1 非承重墙体宜优先采用轻质墙体材料;采用砌体墙时,应采取措施减少对主体结构的不利影响,并应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结。

2 刚性非承重墙体的布置,应避免使结构形成刚度和强度分布上的突变;当围护墙非对称均匀布置时,应考虑质量和刚度的差异对主体结构抗震不利的影响。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版]

13.3.4 钢筋混凝土结构中的砌体填充墙,尚应符合下列要求:

1 填充墙在平面和竖向的布置,宜均匀对称,宜避免形成薄弱层或短柱。

2 ……墙顶应与框架梁密切结合。

3 填充墙应沿框架柱全高每隔500mm~600mm设2Φ6拉筋,拉筋伸入墙内的长度,6、7度时宜沿墙全长贯通,8、9度时应全长贯通。

4 墙长大于5m时,墙顶与梁宜有拉结;墙长超过8m或层高2倍时,宜设置钢筋混凝土构造柱;墙高超过4m时,墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。

5 楼梯间和人流通道的填充墙,尚应采用钢丝网砂浆面层加强。

机理

震害是代价最高,也是最好的老师;从震害中挖掘设计概念!

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框架—填充墙结构

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厂房砌体围护墙倒塌

规范

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 13 非结构构件 > 13.3 建筑非结构构件的基本抗震措施

13.3.5 单层钢筋混凝土柱厂房的围护墙和隔墙,尚应符合下列要求:

1 厂房的围护墙宜采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板,砌体围护墙应采用外贴式并与柱可靠拉结;外侧柱距为12m时应采用轻质墙板或钢筋混凝土大型墙板。

2 刚性围护墙沿纵向宜均匀对称布置,不宜一侧为外贴式,另一侧为嵌砌式或开敞式;不宜一侧采用砌体墙一侧采用轻质墙板。

3 不等高厂房的高跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙宜采用轻质墙板,6、7度采用砌体时不应直接砌在低跨屋面上。

6 墙梁宜采用现浇,当采用预制墙梁时,梁底应与砖墙顶面牢固拉结并应与柱锚拉;厂房转角处相邻的墙梁,应相互可靠连接。

7 砌体隔墙与柱宜脱开或柔性连接,并应采取措施使墙体稳定,隔墙顶部应设现浇钢筋混凝土压顶梁。

8 砖墙的基础,8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,预制基础梁应采用现浇接头;当另设条形基础时,在柱基础顶面标高处应设置连续的现浇钢筋混凝土圈梁,其配筋不应少于4Φ12。

9 砌体女儿墙高度不宜大于1m,且应采取措施防止地震时倾倒。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版]

条文说明:

13.3.5 进一步明确厂房围护墙的设置应注意下列问题:

1 唐山地震震害经验表明:嵌砌墙的墙体破坏较外贴墙轻得多,但对厂房的整体抗震性能极为不利,在多跨厂房和外纵墙不对称布置的厂房中,由于各柱列的纵向侧移刚度差别悬殊,导致厂房纵向破坏,倒塌的震例不少,即使两侧均为嵌砌墙的单跨厂房,也会由于纵向侧移刚度的增加而加大厂房的纵向地震作用效应,特别是柱顶地震作用的集中对柱顶节点的抗震很不利,容易造成柱顶节点破坏,危及屋盖的安全,同时由于门窗洞口处刚度的削弱和突变,还会导致门窗洞口处柱子的破坏,因此,单跨厂房也不宜在两侧采用嵌砌墙。

2 砖砌体的高低跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙,由于质量大、位置高,在水平地震作用特别是高振型影响下,外甩力大,容易发生外倾、倒塌,造成高砸低的震害,不仅砸坏低屋盖,还可能破坏低跨设备或伤人,危害严重,唐山地震中,这种震害的发生率很高,因此.宜采用轻质墙板,当必须采用砖砌体时,应加强与主体结构的锚拉。

3 高低跨封墙直接砌在低跨屋面板上时,由于高振型和上、下变形不协调的影响,容易发生倒塌破坏,并砸坏低跨屋盖,邢台地震7度区就有这种震例。

4 砌体女儿墙的震害较普遍,故规定需设置时,应控制其高度,并采取防地震时倾倒的构造措施。

5 不同墙体材料的质量、刚度不同,对主体结构的地震影响不同,对抗震不利,故不宜采用。必要时,宜采用相应的措施。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 9 单层工业厂房 > 9.1 单层钢筋混凝土柱厂房

9.1.14 厂房的抗风柱、屋架小立柱和计及工作平台影响的抗震计算,应符合下列规定:

3 当工作平台和刚性内隔墙与厂房主体结构连接时,应采用与厂房实际受力相适应的计算简图,并计入工作平台和刚性内隔墙对厂房的附加地震作用影响。变位受约束且剪跨比不大于2的排架柱,其斜截面受剪承载力应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定计算,并按本规范第9.1.25条采取相应的抗震构造措施。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 13 非结构构件 > 13.2 基本计算要求

13.2.1 建筑结构抗震计算时,应按下列规定计入非结构构件的影响:

1 地震作用计算时,应计入支承于结构构件的建筑构件和建筑附属机电设备的重力。

2 对柔性连接的建筑构件,可不计入刚度;对嵌入抗侧力构件平面内的刚性建筑非结构构件,应计入其刚度影响,可采用周期调整等简化方法;一般情况下不应计入其抗震承载力,当有专门的构造措施时,尚可按有关规定计入其抗震承载力。

3 支承非结构构件的结构构件,应将非结构构件地震作用效应作为附加作用对待,并满足连接件的锚固要求。

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材料研究中心大楼角柱

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漩口中心小学节点

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都江堰某框架—填充墙结构

非结构构件抗震设计规范 JGJ 339-2015 > 4 建筑非结构构件 > 4.2 非承重墙

4.2.3 钢筋混凝土结构中的填充墙,应符合下列规定:

1 层间变形较大的框架结构和高层建筑,宜采用钢材或木材为龙骨的隔墙及轻质隔墙。

2 砌体填充墙宜与主体结构采用柔性连接,当采用刚性连接时应符合下列规定:

1)填充墙在平面和竖向的布置,宜均匀对称,避免形成薄弱层或短柱。

2)砌体的砂浆强度等级不应低于M5,实心块体的强度等级不宜低于MU2.5,空心块体的强度等级不宜低于MU3.5,墙顶应与框架梁紧密结合。

3)填充墙应沿框架柱全高每隔500mm~600mm设2Ф6拉筋,拉筋伸入墙内的长度,6度、7度时宜沿墙全长贯通,8度、9度时应全长贯通。

4)墙长大于5m时,墙顶与梁宜有拉结;墙长超过8m或层高2倍时,宜设置钢筋混凝土构造柱,构造柱间距不宜大于4m,框架结构底部两层的钢筋混凝土构造柱宜加密;填充墙开有宽度大于2m的门洞或窗洞时,洞边宜设置钢筋混凝土构造柱;墙高超过4m时,墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。

非结构构件抗震设计规范 JGJ 339-2015 > 4 建筑非结构构件 > 4.2 非承重墙

4.2.3 本条规定了钢筋混凝土房屋中非承重墙体的抗震构造措施。

汶川地震中:

①较长的填充墙两侧开有门洞时,墙体一般先沿对角线剪切破坏,产生X形裂缝,当裂缝开展到一定程度时会丧失承载力,沿裂缝线成块体垮塌,或整片墙垮塌,破坏严重;

②多层框架填充隔墙底部区域破坏严重,而上部填充墙较完好,这是因为框架底部区域层间变形较大,导致底部区域填充墙受力或变形也较大,使填充墙底部区域破坏较上部严重;

③楼梯间、过道为重要的逃生通道,地震时楼梯间填充墙吸收较多地震能量而破坏或倒塌,一是容易砸伤人,二是堵塞逃生通道,可能造成人员伤亡。

因此,填充墙参与结构受力时,填充墙与周边框架紧密连接,裂缝交叉处纵横向设构造柱和圈梁(图1)。若填充墙不参与结构受力,填充墙与周边框架设缝,隔离两者的相互作用,变形间隙用柔性防水材料填充,间隙大小由中震时层间侧移量确定(图2)。

高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010 > 6 框架结构设计 > 6.1 一般规定

6.1.3 框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体。抗震设计时,框架结构如采用砌体填充墙,其布置应符合下列规定:

1 避免形成上、下层刚度变化过大。

2 避免形成短柱。

3 减少因抗侧刚度偏心而造成的结构扭转。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 7 多层砌体房屋和底部框架砌体房屋 > 7.1 一般规定

7.1.8 底部框架-抗震墙砌体房屋的结构布置,应符合下列要求:

2 房屋的底部,应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙,并应均匀对称布置。6度且总层数不超过四层的底层框架-抗震墙砌体房屋,应允许采用嵌砌于框架之间的约束普通砖砌体或小砌块砌体的砌体抗震墙,但应计入砌体墙对框架的附加轴力和附加剪力并进行底层的抗震验算,且同一方向不应同时采用钢筋混凝土抗震墙和约束砌体抗震墙;其余情况,8度时应采用钢筋混凝土抗震墙,6、7度时应采用钢筋混凝土抗震墙或配筋小砌块砌体 抗震墙。(强条)

3.9.6 钢筋混凝土构造柱和底部框架-抗震墙房屋中的砌体抗震墙,其施工应先砌墙后浇构造柱和框架梁柱。(强条)

建筑抗震设计规范 GB 11-89 > 第6章 多层和高层钢筋混凝土房屋 > 第一节 一般规定

第6.1.11条 框架结构中,砌体填充墙在平面和竖向的布置,宜均匀对称;一二级框架的围护墙和隔墙,宜采用轻质墙或与框架柔性连接的墙板。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2001

6.1.15 框架的填充墙应符合本规范第13章的规定。

13.2.1 建筑结构抗震时,应按下列规定计入非结构构件的影响:

2 对柔性连接的建筑构件,可不计入刚度;对嵌入抗侧力构件平面内的刚性建筑非结构构件,可采用周期调整等简化方法计入其刚度影响;

总结

1、框架结构填充墙,宜采用钢材或木材为龙骨的隔墙及轻质隔墙;

2、砌体填充墙与主体框架结构刚性连接时,应计入其刚度影响;周期折减系数能计入总体影响,但局部效应被忽视。不能为了简化计算而降低结构安全性。

3、砌体填充墙与框架结构应 研发 柔性连接,解决竖缝;鼓励、发展柔性连接。

<砌体填充墙构造详图(二)与主体结构柔性连接10SG614-2>

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