中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院 江苏南京 210023
摘要：近年来，随着墙体改革的发展，黏土砖作为传统的填充墙材料正逐步被多孔砖、空心混凝土砌块、粉煤灰砌块和加气混凝土砌块等新型墙体材料所取代。抗震设防区的框架结构设计，都不可避免的要考虑到砌体填充墙的刚度问题，按照建筑抗震设计规范（GB5001l一2001）定义砌体填充墙为非结构构件，在具体的工程设计中按照框架填充墙数量的多少来确定周期折减系数，通过适度增加地震作用来解决这个问题。文中分析了建筑结构中填充墙抗震设计。
关键词：框架结构；填充墙；抗震设计；应用方法
前言：随着高层建筑的迅速发展，建筑高度不断增加，高层建筑的结构设计也成为结构工程师设计工作的主要重点和难点。其抗震设计变得尤为重要，建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念，从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程。建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法，是非常重要的，对于不同的建筑、不同的情况应区别对待，从而寻求最合理的抗震设计。填充墙在建筑工程中有着非常重要的地位，其抗震性能直接决定着建筑工程整体稳定性以及安全性。因此，填充墙的抗震设计也是非常重要的一个部分。
1 房屋建筑中抗震设计的重要性分析
1.1 充分保护生命财产安全
房屋建筑的使用对象一般来说都是为人们的生活提供一个固定的场所，它最实用的功能就是解决人们衣食住行中住的问题，如何评判一个好的房屋建筑首先就是其实用性，其次就是美观程度。在如今的时代大背景下，人们对自然灾害的防护意识并不高，在建筑行业中，有些建造商利欲熏心，为了获得更高的利益在建筑过程中偷工减料，导致房屋的抗震性能不高。另一方面就是长期以来，人们对抗震意识的匮乏导致抗震设计技术不能得到进步和发展，因为人们没有这方面的需求，在技术方面也很难取得长远的突破。
1.2 促进建筑结构设计理念的创新和进步
众所周知，2008 年的四川汶川地震给当地人们带来的巨大的损失，不管从物质上还是从精神上，这种国家的创伤使我们永久的铭记，在汶川大地震发生的时候除了震级较大的原因导致损失十分严重之外，还有另一方面的原因需要引起人们的重视，那就是在地震之前，在房屋建筑设计中对抗震设计的考虑较少，大多数的房屋都是这样，没有先进的设计理念，房屋的抗震性能较差。在汶川地震以后，房屋的抗震设计得到了有关部门的重视，人们开始着力研究如何使房屋的抗震性能变得更好。
1.3 是取得正向社会效应的重要因素
在当今的时代背景下，社会的正向效应是促进社会发展和进步的重要因素。从某个方面来讲，发挥抗震设计在房屋建筑中的作用对构建社会主义和谐社会具有重要意义。在灾害发生时，良好的抗震性能能够减少人民群众的生命财产的损失，有利于维护社会秩序，对社会主义现代化的建社具有正面的社会效应。所以说，抗震设计不仅仅是作用在静态的房屋建筑，对整个社会的发展和稳定也有着至关重要的作用。
2 抗震设计在房屋建筑结构设计注意事项
2.1 建筑构件及连接点抗震设计
在社会发展推动下应用在建筑工程中的构件形式与种类日益增多，例如，玻璃幕墙、花岗岩、大理石板材等，不可否认这些构件很大程度上提高了房屋建筑性能，但设计时还应注重抗震方面的考虑，同时还应保证房屋建筑主体结构连接符合抗震标准要求。另外，房屋建筑设计过程中还涉及诸如壁橱、玻璃隔断、内隔断等非结构构件，为提高其在地震中的稳定性应将其与主体结构连接牢固，以防止其在地震中出现倒塌现象。
2.2 严格控制设计限值
抗震设计过程中需严格控制设计限值主要包括以下两方面内容。
2.2.1 准确把握建筑层数与总体高度
实施证明房屋建筑抗震设计按照相关规定，将建筑的层数和高度控制要求范围内，可有效降低地震的破坏。例如，假设房屋建筑设置成8度的设防烈度，此时建筑层数应小于6层，如其为粘土砖多层房屋总体高度应低于18m；如房屋建筑框架为钢筋混凝土时，整个建筑物高度应低于45m。
2.2.2 严格控制局部墙体尺寸以及横墙间距尺寸大小
事实证明，如横墙之间具有较大距离时会消弱楼盖平面刚度，阻断地震力的传递，增加纵墙的侧向变形程度，减低地震承载力，最终使纵墙因稳定性差而倒塌破坏。另外，建筑局部墙体，例如内墙阴角等位置如不满足相关标准规定，受地震影响极易发生倒塌和开裂现象。因此房屋建筑抗震设计时应充分考虑上述问题，降低地震给房屋建筑造成的不良影响。
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2.3 屋顶建筑抗震设计注意事项
房屋建筑抗震设计时不能忽略屋顶建筑抗震设计，设计时应认真把握以下内容：（1）在满足设计标准前提下最大限度的降低房屋建筑高度。同时注重轻型建筑材料的应用，并保证屋顶建筑刚度和质量均匀分布，使地震作用力通畅的传递。（2）保证房屋建筑下部重心和建筑重心保持一致，以增强建筑稳定性。
3 设计建议和方法
3.1 砌体填充外墙
因为门窗洞口的设置，只填充到框架的局部高度，填充砌体或现浇混凝上板约束了框架柱底部的自由变形，减小了框架边、角柱的有效计算高度，增大该部分柱的侧移刚度。而地震作用效应按本层抗侧力构件刚度比进行分配。这部分增加了刚度的柱子必将分配到较大的地震剪力。而因为柱的抗剪强度不足导致的破坏却发生在填充墙洞口的临界部位，所以按正常框架在节点区设置加密箍筋不符合这部分柱的受力特性。严重时可能会导致框架柱因抗剪承载力不足而发生破坏。建议框架边、角柱箍筋全高加密设置，必要时需按调整后的柱抗侧刚度进行抗剪承载力验算。同时为防止框架梁在洞口处发生剪切破坏，沿梁全长按梁端剪力配置箍筋。
3.2 独立基础形式的框架结构
对于采用柱下独立基础形式的框架结构，其填充外墙下宜设计为带肋梁钢筋混凝土条基与柱下独立基础同时施工。一方面因为填充墙的刚度效应使之承受较大的一部分地震倾覆力矩和剪力。若采用基础拉梁来解决，明显的不足之处在于基础拉梁的设计中若考虑地震作用的附加荷载，这必然增加柱下独基的负担，使柱下独基地基承载力Pkmax很容易超过1.2fa的规范限值。若不考虑地震作用的附加荷载，则拉梁强度明显不够，在地震作用下可能先于破坏，从而导致填充墙体的破坏。其附属的各种设备、设施、管道将一并受到殃及。使震后修复的费用及难度都会增加很多。另一方面，采用带肋梁的墙下条基，将明显结构的整体性能，减小地震作用下结构扭转的不利效应。同时增加柱下独基的变形协调能力，抵抗可能发生的地基不均匀沉降。
3.3 多层砌体结构
在《建筑抗震设计规范》中第7．1．7条对于多层砌体结构：楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。主要是考虑在房屋的尽端和转角处容易受到在地震作用下结构发生扭转的不利作用。楼板的平面内刚度无限大假定的作用在此处受到削弱，且整体结构对于此部分墙体约束减少，导致此部分墙体变形较大。在框架填充墙结构中情况也较类似。在楼梯间填充墙一般较长（>=4．8米），高度沿竖向全高，且很少开洞口，使整片墙体的刚度较大。因为楼梯休息平台的设置，柱计算高度在此处减半，导致抗侧刚度进一步加大，相应分配到更大的地震剪力。发生地震时，楼梯间的疏散功能突出，决不能让楼梯间结构先于其它结构发生破坏，故对此部分的结构设计，尤其重要和突出。主要设计技术措施：（1）支承楼梯问墙体的框架梁宜按第7．5．4条托墙梁设计：（2）梁的截面宽度不小于300mm梁的截面高度不小于跨度的1/10。（3）箍筋的直径不小于8 mm，间距不大于200mm；梁端在1.5倍梁高且不小于1／5梁净跨范围内，以及上部墙体的洞口处和洞口两侧各500且不小于梁高的范围内，箍筋间距不大于l00mm。（4）沿梁高设置腰筋，数量不少于2￠14间距不大于200mm。（5）梁的主筋和腰筋按受拉钢筋的要求铺同在柱内，且支座上部的纵向钢筋在柱内的锚同长度应符合钢筋混凝土框支梁的有关要求。（6）此处墙体拉结钢筋沿楼梯间砖砌填充墙通长设置，适度减小每层拉结钢的间距。砖砌填充墙与柱连接也可采用柔性连接方式，减小墙柱偶合效应的抗侧刚度以减小层间剪力的分配比，从而达到减轻震害的目的。（7）柱箍筋按短柱要求沿全长加密设置。
3.4 房屋内部竖向连续的砖砌填充墙
在房屋内部竖向连续的砖砌填充墙，设法将其中关键性墙体设计成永久墙体，按照适度分散，刚度中心与整体结构重心尽量重合的原则布置。充分利用这部分砖砌填充墙对结构有利作用。支承此类砖砌填充墙的框架梁轴线宜与柱轴线重合，或尽量减小偏心值。同时应有可靠措施加强砖砌填充墙与框架主体的连接，避免在发生震害时，这些墙体有可能脱离主框架而被横向甩出，从而起不到作为结构抗侧力体系组成部分的作用。对于竖向不连续的砖砌填充墙，则需充分考虑此类墙的不利作用。若此类墙占所有填充墙的比例>50％，除了此处框架梁需按托墙梁设计外．还需将其中抗侧刚度较大的部分墙体与框架柱采用柔性连接方式。
3.5 采用框架填充墙结构
在当前城镇建设中底部几层开设商场、上部作住宅或办公用房等建筑较多地采用框架填充墙结构，为满足使用要求，底部几层填充墙数量少、间距大，且层高较高；上部填充墙数量大、分布广。同时，框架柱截面册竖向没有变化或变化很小。计算出底部层间屈服强度系数明显小于上部，成为结构的薄弱层。在中强地震作用下，造成较为突出的底部弹塑性变形集中现象。另外，填充墙提供一定的侧移刚度，使得上部与底部层间刚度比较大，不能满足规范要求。因此，建筑竖向体型布置必须控制楼层竖向承载力和侧向刚度的均匀性，设计这类结构时，需要在底部几层增设钢筋混凝上剪力墙以解决刚度、强度不足的问题，避免底部出现弹塑性变形集中现象。
结束语：
现代抗震设计理论越来越先进，世界各国已经在抗震方面取得了较好的成绩，例如，大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验的进行。在这样的大背景下，我国的抗震设计也应该进行完善，不断向前发展。
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论文作者:张棋1,潘志鹏2
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第35期
论文发表时间:2017/3/29
标签：刚度论文; 结构论文; 框架论文; 墙体论文; 建筑论文; 房屋建筑论文; 房屋论文; 《北方建筑》2016年12月第35期论文;