地震作用下砌体填充墙出平面问题分析.pdf

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1、58低温建筑技术2014年第7期(总第193期)地震作用下砌体填充墙出平面问题分析仲伟秋，綦圣文君，蔡贤辉。，江明姝(1．大连理工大学建筑工程学部，辽宁大连116023；2．北京科技大学土木与环境工程学院．北京100083；3．大连理工大学运载工程与力学学部。辽宁大连116023)【摘要】按拱作用理论，分析了地震作用时上下两端连接良好的填充墙体的出平面极限抗侧强度和极限变形的变化规律，给出了计算公式。通过对受压区应变的分析，得到其内某点应变的变化特点，推导了墙体可能出现压碎破坏的临界高厚比和墙体完好的临界弹性高厚比。分析表明，考虑了拱

2、作用的墙体出平面承载能力在高厚比较小时明显大于弹性理论的结果，但在高厚比较大时并不成立。【关键词】砌体；填充墙；平面外；拱作用；变形【中图分类号】TU311．3【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)07—0058—040引言1填充墙的拱作用及简化模型填充墙作为建筑结构中的非结构构件，在地震中忽略填充墙体两侧的拉结措施，并认为墙顶与梁倒塌破坏的情况屡见不鲜。它的破坏不仅会造成底紧密结合，顶梁不会发生上下移动变形，这样填充经济损失，而且对主体结构的功能产生负面影响，更墙体在层间位移作用下，在墙体顶端和底端的反向部为重要

3、的是对人民的生命安全构成威胁。可见研究位出现弯曲受拉开裂。由于墙体受顶梁和底梁的变填充墙的出平面抗震性能有着重要的实际意义。形约束作用，在未开裂的截面部位生成挤压区，墙顶房屋建筑在遭受地震作用时，其内的砌体填充墙和墙底的挤压区反向相对，其连线的倾角方向与层间除遭受墙体平面内的受力作用外，还将遭受出平面的位移方向相反。当层间位移继续增大时，由于受压区受力作用。国内外对砌体填充墙的平面内的受力作压力的竖向分力产生的力偶与使墙体发生水平位移用以及对主体结构的影响等，均进行了相当具体而细的力偶矩方向相反，可避免墙体的进一步开裂和破致的研究，取

4、得了大量的研究成果并指导工程设计，坏，从而提高墙体的抗震能力。当墙顶位移继续增但对出平面的受力作用的研究相对较少。国外在上大，使得墙顶和墙底的挤压区连线同墙顶位移方向一世纪五十年代，就墙体的实际出平面承载能力比传统致时，上述有利作用消失。此作用即一般所称的拱作的弹性和弹塑性理论分析得到的承载能力大得多的用，对应的简化模型即为两铰拱模型，见图1(a)。原因提出了拱作用理论，获得广泛接受。在此基础上，国外和台湾地区的学者通过试验和理论分析等考察了影响拱作用大小的因素一，指出材料强度、墙体高厚比、连接条件等影响显著。我国对填充墙出平面破坏尚

5、未引起足够重视，对填充墙仅关注于如何减轻对主体结构的影响或如何考虑其平面内的刚度、强度贡献等，对填充墙出平面的设计计算尚无明确方法。砌体填充墙在地震中的出平面受力作用，可以归结为两类：一类是以上部楼层为代表的水平惯性力作(b)(c)用，如果忽略填充墙内的地震加速度响应差异，该水图1两铰拱模型平惯性力可以按水平均布荷载进行简化处理；另一类是以下部楼层为代表的层间位移作用。一般情况下，2基本假定房屋建筑中的填充墙体的出平面破坏，多数由层间位(1)材料本构关系。考虑两种砌体类型：砖砌移作用所控制，即层间位移对填充墙体的抗震破坏是体和混凝土小

6、型空心砌块砌体。受拉强度忽略不计，主导的。由此，文中结合我国砌体填充墙的实际情其受压本构模型见文献[8]，如图2所示。鉴于计算况，对砌体填充墙在承受层间位移时的变形能力及内需要用到模型的卸载段，这里假定卸载段均为直线，力变化等进行分析，讨论拱作用的影响及其变化规且：(i)在≤时，卸载线指向于0点；(ii)。<≤律，并提出简化计算公式，以便工程设计应用。占时，卸载直线平行于=占。时的卸载线。仲伟秋等：地震作用下砌体填充墙出平面问题分析59高厚比为H／t=1／~／2。一s。因此，当墙体高厚比H／t≤1／8一8时，墙体存在压碎破坏现象，而当

7、H／t≥1／~2~o一8时，墙体受压区接近于弹性状态。根据文献[8]，取砖砌体和混凝土砌块砌体的峰值点应变占。分别为0．003和0．002，极限应变占分别为0．0048和0．0033。根据前面分析，砖砌体和混凝土砌块的临界弹性高厚比限值可分别计算得12．9和图2砌体的本构模型15．8，临界压碎高厚比分别为10．2和12．3。(3)墙体受力及变化规律。当墙体发生0转角(2)重力对墙体应力的影响相对于拱作用来说位移时，根据受压区b内各点的应变大小及加卸载历很小，所以不考虑重力作用。程，可计算出受压区的总压力合力F。和平均压应力厂b(3)考

8、虑上下楼层的同一部位也存在填充墙，=F／b。根据节点竖向力平衡，可得拱作用力为：这样上下框梁之间发生的竖向变形可忽略不计，即上T=Fcos0／cosT(5)下框梁的不发生竖向变形。这里，为端部合力作用点连线(拱作用力方向