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非結構墻體部件的抗震措施

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非結構墻體部件的抗震措施 大荔縣商貿(mào)產(chǎn)業(yè)園管委會 王建德 工程師   摘要:主體結構的抗震能力已引起應有的重視,而對非結構部件只是從提高整體剛度出發(fā),提出了一些原則性性的要求或采取了一些錨固和拉結措施，但從根本上仍然無法解決兩種性質截然不同的材料在地震力的作用下產(chǎn)生的位移差異,從而導致非結構部件與主體結構連接部位或非結構部件發(fā)生破壞,而發(fā)生嚴重后果。如何采取有效的抗震措施,確保非結構部件在地震作用下不致破壞,是本文探討的主要課題。 Summary: The anti- Of the corpus construction shake the ability to has caused at the request of have of value, but to not construction parts just from increases the whole just the degree sets out, putting forward the some principle sex or adopt the some anchor man with pull the knot measure, but can't still solve two kinds of kinds by the root entirely different of the that material under the function of the earthquake dint is output moves the difference, from but cause not construction parts and corpus construction conjunction part or not the construction parts occurrence breaks, but cause serious result.How to adopt the valid anti- shake the measure, insuring not construction parts under the earthquake function not unlikely to breakage, is main lesson that this text inquiry into.   關鍵詞:地震 非結構部件 抗震措施 Key phrase: The earthquake is not the construction parts anti- earthquake measure   地震是人們面臨的嚴重自然災害之一,強烈地震常造成人身和財產(chǎn)的巨大損失,因此,研究結構的抗震性能具有充分的必要性?？拐鹪O計規(guī)范(GB50011-2001)(以下簡稱抗震規(guī)范)對建筑物的抗震設計提出了一系列要求,并制定出必須嚴格執(zhí)行的強制性條文,但在非結構部件的抗震措施上,只是原則性的提出一些要求,對于不同的結構類型,在什么情況下采取什么具體措施,還很不明確。同時,國家編制的抗震構造標準圖也沒有完全明確非結構部件的抗震構造措施。因此，究竟采取怎樣的措施,才能確保非結構部件遭遇強烈地震時的安全,是本文探討的主要課題。 抗震結構中非結構性部件是指充填墻、外墻板、內隔墻、建筑裝修、電氣和設備等, 對這些部件設計的總要求是:在主體結構未破壞之前不得破壞或不允許發(fā)生短時間內不能修復的破壞。非結構部件的抗震措施在構造上是一項復雜而細致的工作,不少問題在世界范圍內尚未得到很好解決。這些問題的解決不能僅靠設計計算,還要靠實踐經(jīng)驗,要靠正確的估計和判斷。需要從事建筑設計的各專業(yè)人員和施工人員配合協(xié)作,深入細致的總結抗震經(jīng)驗,研究出簡易可行切實的構造措施。筆者結合國內外的實踐經(jīng)驗和有關資料,僅就充填墻、外墻板、內隔墻的抗震構造作以簡單論述,供參考。 一、             充填墻    抗震規(guī)范13.3.3條對多層砌體結構、鋼筋混凝土結構充填墻的結構及與主體結構的連接提出了一些要求,但效果如何,尚需進一步探討。一般來說,充填墻分為剛性連接(硬連接)和柔性連接(軟連接), 圖1是這兩種構造作法概念的示意圖。    充填墻硬連接與框架形成整體,對框架產(chǎn)生了有利和不利的影響。有利的影響是增加了結構的剛度,減少位移,降低了框架構件的部分內力,施工也較方便。但不利影響是主要的。在強烈地震時,有利因素會消失,充填墻本身可能遭到破壞,加之充填墻和主體結構是由兩種不同材料組成的,在地震力作用下,加速度不同,位移產(chǎn)生差異,其結構受力狀態(tài)不能按設計意圖工作,使主體結構產(chǎn)生次應力,可能導致主體結構的破壞。 主體結構越柔,與之硬連接的充填墻的剛度越大,其不利影響也就越大,因而在剛度較大的主體結構地震烈度又不太高的地區(qū),充填墻可能不發(fā)生問題,從而認為:對剛度大的主體結構充填墻可以采取硬連接,對剛度小的柔性結構宜用軟連接。一般的提法:層間位移小于1/1000層高的結構稱為剛性結構,大于這個比值的,稱為柔性結構,層間位移比值小于1/2000層高的結構,使用硬連接的充填墻才較有把握。 目前,國內多采用硬連接解決充填墻的抗震設防問題,如抗震規(guī)范13.3.3條規(guī)定的各種抗震措施,主要是從加強結構的整體性能出發(fā),通過砌體內設置拉結鋼筋與主體結構進行拉結,達到抗震設防之目的。這樣做,也符合我國根據(jù)具體國情制定的二階段設計實現(xiàn)三個水準的抗震設防要求,也就是我們通常說的“小震不壞,中震可修,大震不倒”。 一般來說,充填墻采取了抗震規(guī)范規(guī)定的硬連接措施,在6度、7度地震烈度下可能不會發(fā)生問題,但在高烈度的情況下難免遭到破壞,1976年7月28日的唐山7.8級地震和2008年5月12日發(fā)生的汶川8級地震,就是很好的證明,未倒塌的房屋外墻普遍出現(xiàn)了45度交叉斜裂縫,因此,普通砌體充填墻的做法因對抗震沒有把握,在日本基本不用。所以,為了解決充填墻在框架結點處對角線的壓力,建議充填墻硬連接時除應按照抗震規(guī)范的要求采取抗震措施外,還應在充填墻的四角做缺角以軟質材料填補,不做缺角則需加強框架結點處梁柱截面的抗剪強度,防止梁頭柱頭被擠壞。當然,最好還是采取軟連接比較穩(wěn)妥。 抗震規(guī)范13.3.3條“2”中指出:“鋼筋混凝土結構中的砌體充填墻宜與柱脫開或采用柔性連接”。但對如何脫開和采取什么柔性連接措施沒有明確規(guī)定,這就給實際操作帶來一定難度。筆者認為, 充填墻和框架采用軟連接的做法對外墻是困難的,對內隔墻尚存在著兩個未能很好解決的問題。一是隔音防火效果差,另一個是要解決平面外的穩(wěn)定問題。對充填墻而言,剛度較小的框架結構,墻邊和墻頂需要保持20~40毫米的縫隙。縫隙可以采用軟材料進行填塞,并用固定在主體結構上的活動蓋板遮蓋。豎縫須完全脫開,墻的兩端做維持穩(wěn)定用的墻垛墻頂也需做拉接措施。如做抹灰墻面,墻的邊緣使用金屬擋灰板嚴禁縫隙被灰漿堵塞。如采用空心磚或空心砌塊做充填墻,則在孔洞內配置豎向筋,灌填砂漿水平縫在空心磚的凹槽內配筋,其頂部的構造做法見圖2。 對軟連接做法的充填墻,墻頂與吊頂應脫開,各種管道和通風道更不得以墻頂為支撐點,避免加重墻抵抗水平力的負擔和阻礙墻頂?shù)淖杂苫瑒印?/span> 二、             外墻板    抗震規(guī)范13.3.2條對外墻板的抗震設防只是原則性的提出了要求,但對外墻板與主體結構的連接并沒有具體措施,在此進行探討。 預制裝配外墻板,其連接節(jié)點可采用滑動的活連接的做法。這是為了適應主體結構在強地震力作用下的變形,從而保護墻板不被擠壞,下面提出一些墻板的連接構造做法,有些是國外的經(jīng)驗,需要根據(jù)我國設計和施工特點參考運用和改進。 外墻板的構造形式有搖擺式和滑動式。墻板多置于立柱的外面,也有布置在立柱之間或立柱的里面。墻板與框架之間要留出一定的位移幅度。位移幅度的大小,嚴格說來要根據(jù)主體結構地震時產(chǎn)生的樓層位移來決定。這個幅度一般按計算的彈性位移加大2~3倍。對層高3米多的建筑其位移幅度約20毫米。 外墻板的設計,首先要了解不同的構造連接的墻板的位移特點(圖3)。對下端固定、上端滑動式的狹板,相對位移不一致,板與板之間的縫隙要留的大些。對單支撐點的搖擺式墻板,板與板之間平行滑動,豎縫不一定要留的很寬(一般20毫米),但頂部空隙需要大些。對整開間整塊大墻板,主要是平移,豎縫不一定需要很寬(一般15毫米),而水平縫產(chǎn)生錯動,縫隙需要留的大些。由上面的關系可以看到,墻板構造布置不同,縫寬和位移幅度的要求也不同。位移幅度和縫寬是兩個概念。位移幅度是根據(jù)層間位移決定的,而板間留縫是根據(jù)構造決定的。     墻板除產(chǎn)生平面內的位移還要考慮墻板平面外的位移。這部分位移由墻面平面外的彎曲變形和墻板上下端可能的轉動余地來解決(圖4)。此時連接板產(chǎn)生的應力常比墻板平面內位移連接件產(chǎn)生的應力要大的多。平面外的位移更應引起重視。 搖擺式適用于狹條、重量較輕的墻板,每塊墻板重量支承在一個節(jié)點承受水平荷載時,墻板做搖擺運動。墻板的下端在支座角鋼上粘貼硬橡皮墊,由兩個帶有松動孔的墊板和螺栓控制轉動變形。下部支承點的轉動使上端連接點產(chǎn)生水平和豎向位移,墻板上端的連接可以采取兩種做法,一種做法是由彈簧板控制其豎向位移 ( 圖 5 ) ,另一種做法是由槽鋼來控制,墻板在槽鋼內可自由滑動并限制墻板平面外的移動,墻板頂與槽鋼要留出一定空隙放軟質材料。( 圖 6)  

 

 

 

  滑動式墻板的做法較多,有下托、上掛等形式。鋼筋混凝土外墻板自重較大,采用下托式較好。這種做法外墻板的重量支撐在兩個節(jié)點上,一個節(jié)點做成固定式,另一個節(jié)點做成滑動式,可以沿墻板平面內水平滑動,滑動面最好夾填一層耐久性高,摩擦系數(shù)極低的聚四氟乙烯墊。下端滑動支座的作用是解決溫度伸縮變形。墻板的上端連接構造也是可滑動的,以適應水平位移。上端活動節(jié)點用角鋼連桿,與墻板連接處有貼在角鋼臂上的硬橡皮墊,以適應各方向的變形(圖7)。主要變形是水平位移。 滑動式墻板在墻板上端也可以采用安置槽鋼的辦法使墻板在槽鋼內自由滑動。如將外墻板置于柱子的里面,外墻面露出墻和梁,且每層每開間采用一整塊墻板,則所有墻板豎縫包括角柱處預留縫隙均能隱藏在柱子的背面。墻板槽鋼則安置在室內橫梁的下皮。這種做法可將樓板挑出以遮擋上部的連接構造,下端可以更好的固定墻板。 墻板在角柱處是個較難處理的問題。墻板邊距角柱邊要留出位移余量。在任何位移情況下墻板邊緣不得超出角柱的外邊緣。否則在地震時可能和相垂直方向突出的墻板抵住。 對于高大的公共建筑的大墻板,常需要四面拉接以增強墻板平面外的約束。但每個節(jié)點要適應活動機構。 需要強調的問題,墻板的連接件是墻板抗震的關鍵部位,地震時應力非常集中。所以,連接件地震水平力應按墻板自重的兩倍計算。鋼筋錨固要有一定長度。最好能和墻板中的鋼筋焊牢。使地震力分散于混凝土更大的面積范圍,并用輔助鋼筋局部加強混凝土。輕混凝土的局部強度不如重混凝土,更應慎重處理。連接件要保證焊接質量,不要使用硬鋼或冷拉鋼筋,也要防止鋼筋因焊接而變脆。要注意埋件的錨筋忌用冷彎的方法彎折。不得使用焊接性能不好的鋼材。還要防止埋件因縫隙漏水或結露而銹蝕。必要時使用鍍鋅鋼件或不銹金屬。并且要考慮節(jié)點連接的防火問題。外墻板和女兒墻一樣在有些國家的規(guī)范中按極度危險的部位考慮。 三、             內隔墻    抗震設防的內隔墻應采用輕質材料,為了防火還應采用防火材料。隔墻龍骨有條件宜采用薄壁鋼材。面層可以是多種不燃材料或準不燃材料如加氣混凝土、石膏板等。    內隔墻與主體結構的連接也分為活連接和固定連接兩種。對于一般樓層高度的鋼筋混凝土剪力墻結構或剪力墻較多的框─剪結構,剛度大變形小,因而內隔墻構造上下端可做成固定裝置,用螺栓上下連接。隔墻的面層最好使用整體性好的豎條輕質面材。     對剛度小的建筑如框架或剪力墻較少的框架─剪力墻結構,地震時會產(chǎn)生較大的層間位移,這就需要采用活連接的做法。下面介紹幾種活連接的做法。    圖8所示的內墻板是一種下端固定上端可滑動的做法。墻板厚度為70毫米,墻板貼有玻璃鋼面的加氣混凝土板。對一面露明的隔墻下端使用角鋼和螺栓固定,上端用鐵件夾住。鐵件和上部梁固定并隱藏在吊頂內。隔墻板的寬度約1米,兩板間留出12毫米縫隙以適應結構變形?？p內嵌入石棉纖維,用橡皮條蓋縫。對兩面露明的隔墻板下端用暗扣螺絲鐵件和樓板固定。抗震實踐證明,這樣的做法,可使墻的表面不破裂。    圖9是一種利用橢圓孔達到柔性連接目的的做法。圖10是上端使用槽鋼作為滑動手段的辦法。全是下端固定上端可滑動的方式。墻板與墻板之間宜留有縫隙,墻板靠近立柱的兩端最少要離開20毫米的縫隙,以便適應主體結構的變形。上面提到的幾種做法是內隔墻常用的做法。       綜上所述,不論充填墻、外墻板和內隔墻,只要根據(jù)建筑物的結構類型,選擇適當?shù)膲w材料,并采取適當?shù)目拐饦嬙齑胧?在遭遇相當于主體結構的設防烈度時,才能最大限度的減輕對主體結構的影響,可大大減少地震造成損失。 
 
參考文獻:
1. 建筑抗震設計規(guī)范(GBJ11-89)及1993年修訂版，中國建筑工業(yè)出版社
2. 建筑抗震設計規(guī)范(GB 5001-2001)及2008年修訂版，中國建筑工業(yè)出版社
3. 建筑震害與設計對策，黃世敏、楊沈等編著，2009年11月第一版，中國計劃出版社出版
4. 唐山地震抗震調查總結資料選編，內部資料，1976年12月第一版，中國建
筑工業(yè)出版社
5. 建筑物抗震構造詳圖（97G329），中國建筑標準設計研究所出版
發(fā)布：2007-07-27 10:15    編輯：泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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