框架结构刚性填充墙设置的合理与否,会必然的联系到结构的动力特性和房屋的地震安全。为此,抗规08年局部修订时将3.7.4条提升为强制性条文,然而,从十几年执行情况看,该条并未引起工程各方的足够重视。本文中建研咨询将对
我国89规范在第2.4.2条规定,“围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利或有利影响,应避免不合理的设置而导致整体的结构的破坏”。
01规范修订时,将其中的“有利影响”字样取消,在第3.7.4条中规定,“围护墙和隔墙应估计对结构抗震的不利影响,避免不合理的设置而导致整体的结构的破坏”。
08年局部修订时,鉴于1999年台湾地震和2008年汶川地震中大量框架结构的破坏或倒塌情况,将01规范的上述规定进行了调整,侧重强调框架结构中围护墙和隔墙不合理设置导致的不良后果,并且将此条提升为强制性条文。
在框架结构中,隔墙和围护墙采用普通砖、多孔砖和混凝土小型空心砌块砌筑时,这些刚性填充墙将在很大程度上改变结构的动力特性,给整个结构的抗震能力带来一些影响,合理规划利用会对结构抗震能力有所提升。
(1)增大建筑物抗侧刚度,缩短自振周期。由于这个原因,作用于整个建筑上的地震作用会增大,增加的幅度可达30%~50%。
(2)改变结构的地震剪力分布状况,减轻整体的结构的抗震“负担”。由于刚性填充墙参与抗震,分担了很大一部分水平地震剪力,使框架所承担的楼层地震剪力大大减小。
(3)增大建筑物抗侧刚度,减小框架结构侧向变形。由于刚性填充墙自身具有较大的抗侧刚度,它的存在提高了建筑物整体刚度,降低了建筑物侧向位移,从而减小了框架结构的地震侧移幅值。
(4)增加建筑抗震防线的层次,有利于形成多道防线。相对于框架而言,刚性填充墙具有较大的初期刚度,建筑物遭受地震前几次较大的脉冲时,填充墙承担了大部分地震作用,随着填充墙刚度退化和强度劣化,框架所承担的地震剪力逐渐增多,框架才渐渐变为主要抗震构件。从这一过程能够准确的看出,刚性填充墙充当了建筑抗震的第一道防线,使框架退居为第二道防线。所以,单就此而论,刚性填充墙的存在,增加了框架结构抗震防线的层次,形成了事实上的多道防线)
1985年墨西哥地震,墨西哥市一些纯框架高层建筑发生倒塌,而带有砖填充墙的框架结构高层建筑,不但没有倒塌,而且破坏程度较轻。很大程度上因为刚性填充墙通过自身的变形及墙面裂缝的出现和开展,消耗了大量输入建筑物的地震能量,保护了整体的结构,从而提升了建筑的抗震安全性能。
检查内容:填充墙的平面、立面布置以及局部设置情况,是不是真的存在对整体的结构抗震能力不利的情况,结构专业采取的处理解决措施是否恰当等。
高层建筑结构整体计算分析时,只考虑了主要结构构件(梁、柱、剪力墙和筒体等)的刚度,没考虑非承重结构构件的刚度,因而计算的自振周期较实际的偏长,按这一周期计算的地震力偏小。为此,本条规定应考虑非承重墙体的刚度影响,对计算的自振周期予以折减。
大量工程实测周期表明:实际建筑物自振周期短于计算的周期。尤其是有实心砖填充墙的框架结构,由于实心砖填充墙的刚度大于框架柱的刚度,其影响更为显著,实测周期约为计算周期的50%~60%;剪力墙结构中,由于砖墙数量少,其刚度又远小于钢筋混凝土墙的刚度,实测周期与计算周期比较接近。本次修订,考虑到目前黏土砖被限制使用,而别的类型的砌体墙慢慢的变多,把“填充砖墙”改为“砌体墙”,但不包括采用柔性连接的填充墙或刚度很小的轻质砌体填充墙;增加了框架-核心筒结构周期折减系数的规定;目前有些剪力墙结构布置的填充墙较多,其周期折减系数可能小于0.9,故将剪力墙结构的周期折减系数调整为0.8~1.0。