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BP11避免框架结构中砌体填充墙形成支撑

11避免框架结构中砌体填充墙形成支撑作用

大家仍然普遍认为，框架结构中的砌 体填充墙有助于提高其抵抗水平荷载（包 活水平地震作用）的能力。只有在力比较 小，砌体填充墙基本完好无损的情况下， 这种观点才是正确的。显然，两种变形能 力相差甚远、施工工艺完全不同的结构组 合在一起，其抗震性能很差。框架结构相 对较柔，具有一定的延性，而无筋砌体填 充墙刚度虽然很大，但是很脆，很小的变 形就已经碎裂。在地震初期，填充墙承担 了大部分地震作用，但随着震动的加剧， 填充墙会产生剪切或滑移破坏，原因是没 有竖向荷载作用的情况下摩擦力通常很 小。斜裂缝是砌体填充墙在地震中的典型 破坏特征。 柱子可能比填充墙强，也可能比填充 墙弱。柱子强，填充墙可能会完全破坏散 落；柱子弱JIS A0002-1999 建筑模数术语，柱子可能会被填充墙剪坏， 而这往往会引起结构倒塌（见BP16和 BP17)

图11/1柱子明显更强，砌体填充墙已经破坏崩 落，但是框架没有倒塌（土耳其埃尔津詹，1992）。

Page25 图11/2这是砌体填充墙更强的例子，尽管柱 子损坏严重，部分已经发生剪切破坏，框架仍 然屹立未倒（墨西哥城，1985）。

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图11/4这些对角“×”形裂缝是框架结构中 体填充墙的典型震害（土耳其伊兹米特，1998

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BP12增设钢筋混凝土剪力墙加强砌体结构

许多国家建造住宅和小型商业建筑 时，传统上喜欢采用无筋砌体结构，它是 由黏土、石灰和水泥砖这些材料组成的。 砌体材料虽然在保温、耐久和承重等方面 具有明显的优势，但它并不适合抗震。原 因在于：一方面，它的刚度较大，自振频 率较高（频率范围位于设计反应谱的平台 段），也因此承受很大的地震作用；另一方 面，无筋砌体相当脆，耗能能力也较差。 般来说，即使在低烈度地区，它的抗震 能力也不足以抵抗地震作用。因此，必须 采取其他加强措施。 一种可行的加强措施是在无筋砌体结 构中增设钢筋混凝土剪力墙，这样可以限制 砌体的水平变形，并维持其承重能力。钢筋 混凝土墙必须设计得足够刚，其中横墙长度 和竖向配筋率是关键控制参数，而且必须能 够承受地震作用，能够将地震作用传递到基

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础上并保持弹性，即钢筋不明显屈服。在设 防地震作用下，钢筋混凝土剪力墙的水平位 移一定不能超过刚度最大的砌体墙（即最长 的砌体墙）的变形能力限值。

图12/1这座新建的多层砌体房屋，因为未设 钢筋混凝土剪力墙加强，在地震中极易受损 (瑞士，2001)。

图12/1这座新建的多层砌体房屋，因为未设 钢筋混凝土剪力墙加强，在地震中极易受损 (瑞士，2001)。

图12/2这栋新建的3层无筋砌体住宅，两道 外纵墙和一道内横墙采用钢筋混凝土剪力墙 来加强（瑞士，2001）。

图12/4当受到剪力、压力或者拉力时，砌体 墙、钢筋混凝土剪力墙和楼板应当能够共同工 作(瑞±, 2001)。

图12/5建议用砂浆灌注砌体承重墙和钢筋 混凝土剪力墙之间的接缝（瑞士，2001)。

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BP13加强砌体承重墙抵抗水平力

BP13加强砌体承重墙抵抗水平力

显著提高砌体结构抗震能力的另一种 方法是：加强一些长墙，提高其纵向抗侧 刚度。若采用这种方法，需保证竖向和水 平方向的最小配筋率，并加强墙体边缘区 或的竖向配筋构造[Ba02]，目的是防止水 平灰缝发生滑移破坏，并保证墙体的整体 延性系数4.≥2。这种配筋砌体可当作抵 抗水平力的砌体剪力墙。在设防地震作用 下，配筋砌体墙的水平位移绝对不能超过 刚度最大的砌体墙（即最长的砌体墙）的 变形能力限值，以保证无筋砌体墙的竖向 承载能力。

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图13/1图13/2配筋砌体需要特制的空心 砖，这种砖要能插入并包住纵向钢筋。世界各 地在不断研发各种新型配筋砌体结构和新型 砖，上面两幅照片展示了黏土砖行业的最新进 展情况（瑞士，1998)。

图13/3这种类型的竖向钢筋每隔两皮砖缝用U 形钢筋锚固于顶部和底部。那些将墙体锚固于板 上或下层墙体上的钢筋非常重要（瑞土1998）。

图13/4图13/5可以通过施加纵向预应力 来达到提高砌体墙抗震能力的目的，因为预应 力可显著增加砌体的竖向力(瑞士,1996)。

图13/4图13/5可以通过施加纵向预应力 来达到提高砌体墙抗震能力的目的，因为预应 力可显著增加砌体的竖向力(瑞士,1996)。

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3/6可以通过粘贴碳纤维或钢板加固既有的砌体墙，提高其强度和延性（瑞士，199

图13/7必须仔细地粘贴钢板并可靠地锚入 楼板 (瑞±，1997)。

图13/7必须仔细地粘贴钢板并可靠地锚入 楼板（瑞土，1997)。

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BP14使结构构件和非结构构件的变形能力相匹配

如果柔性框架的内隔墙和外围护墙采 用对变形敏感的砌体材料，而又不采用柔 性连接，那么小震都可能造成框架结构严 重破坏。经验表明，在这种情况下，即使 建筑物没有严重受损，有时也只能拆除。 因此，现代抗震设计要求，结构的刚度必 须与隔墙和立面构件的变形能力相匹配。 层间位移角（即层间位移8除以层高h）与 非结构构件的易损性紧密相关。灵活地选 择和巧妙地组合结构/非结构构件，甚至可 以避免结构在强震中损坏。

图14/1尽管框架结构变形轻微，几乎没有损 伤，甚至窗户都保持完好无损，但非结构隔墙 已经破坏了（亚美尼亚，1988）。

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图14/2倒塌的隔墙简单地照原样重砌，直到下

图14/3多亏特制的柔性连接扣件，这座新建 多层建筑的玻璃墙在强震中几乎完好无损 （日本神户，1995）。

BP15填充墙宜柔性连接

在柔性框架中，对于平面内又刚又脆 的砌体填充墙，最好采用柔性连接将其与 主体结构分开。所谓柔性连接，是指顺着 柱子、墙、梁、板之间的缝隙填充很柔韧 的隔音材料，如软橡胶板。聚苯乙烯泡沫 塑料、软木等过于坚硬，不适合作为柔性 连接材料。连接的最小厚度通常为20～ 40mm，这取决于结构的刚度和隔墙对变 形的敏感程度，以及期望的防护水准（损 伤极限状态地震<设防地震）[D0171]。 般隔墙要可靠地固定，例如采用角钢固定 以防止其出平面破坏。

图15/1竖向接缝虽然将砌体填充墙和机 分隔开了，但是缝宽可能过小（瑞士，199

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图15/2砌体墙和楼板之间设有一道水平连 接。连接厚度、角钢和锚栓的变形能力必须和 预期防护水准下（损伤极限状态地震）的结构 变形能力需求相匹配(瑞士,1994)。

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图15/3砌体墙和钢筋混凝土剪力墙之间的 接缝填充了发泡聚苯乙烯板，但是它太硬了， 不能满足地震时结构变形的要求，软橡胶可能 更合适(瑞士,1994)。

图15/3砌体墙和钢筋混凝土剪力墙之间的 接缝填充了发泡聚苯乙烯板，但是它太硬了， 不能满足地震时结构变形的要求，软橡胶可能 更合适(瑞士,1994)。

地震中短柱的剪切破坏经常导致房屋 倒塌。所谓短柱，是指“矮胖”的柱子， 即柱高与截面高度之比相对较小，并且常 嵌固于强梁或板中。如果框架填充墙砌筑 不到顶，柱子无意中被缩短了，长柱也可 能变成了短柱。 水平荷载作用下的框架柱甚至能达到其 塑性极限弯矩（破坏弯矩），当短柱抗弯能力 很强时，会形成巨大的弯矩梯度，而巨大的 弯矩梯度会产生很大的剪力，这往往导致短 柱在达到抗弯承载力之前就发生了剪切破 坏。因此，应当避免出现短柱。解决短柱问 题的另一种办法是：根据能力设计法来设计 柱子，并加强构造措施，即提高其抗剪能力 以考虑纵筋超强的可能[Ba02][PP92]。

图16/1照片中所示为一多层停车场，短柱出 现对角斜裂缝，剪切破坏几乎造成房屋倒 （美国加州北岭，1994）。

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图16/2一家餐馆底层的砌体柱像短柱一样，产生对角斜裂缝而严重破坏（意大利翁布

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图16/3底层角部短柱的剪切破坏使这座商 业楼几近埗塌（土耳其埃尔津詹，1992）。

避免框架填充墙砌筑不到丁

图17/1填充墙砌筑不到顶形成了短柱。由于 箍筋的有效约束，柱子虽然没有发生剪切破 坏，但框架结构已经形成了危险的摇摆机制 （意大利弗里奥，1976）。

图17/1填充墙砌筑不到顶形成了短柱。由于 箍筋的有效约束，柱子虽然没有发生剪切破 坏，但框架结构已经形成了危险的摇摆机制 （意大利弗里奥，1976)。

图17/2柱子左侧以前开了一扇窗户，类似于 照片中最左边的那扇。窗洞下面已经拆除了的 墙体则类似于部分填充的矮墙。矮墙推挤着柱 子《钢分类 第1部分按化学成分分类 GB/T 13304.1-2008》，使它发生了剪切破坏。

图17/3横向钢筋构造合理（箍筋和拉结筋间 距小）也许会防止柱子发生剪切破坏，但部分 填充的框架却形成了短柱效应（土耳其伊兹米 特，1999)。

图17/3横向钢筋构造合理（箍筋和拉结筋间 距小）也许会防止柱子发生剪切破坏，但部分 填充的框架却形成了短柱效应（土耳其伊兹米 特，1999)。

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建筑抗震概念设计基本

图17/4这个例子也如此GB∕T 28746-2012 家用太阳能热水系统储水箱技术要求，砌体填充墙和狭长 的窗洞使柱子产生很高的附加应力而破坏。右 边粗大些的柱子具有相对较好的抗震能力，使 建筑物幸免于倒場。

图17/5这个柱子的构造不合理，因为箍筋弯 钩采用90°而不是135°（见BP25）。如果不是 填充墙的不利影响，建筑物在地震中的表现会 好得多（土耳其伊兹米特，1999）。

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