框架填充墙结构抗震性能研究的回顾与展望_刘猛_李烁_高中山_匡景瑞 (1)

第35卷第3期辽宁工业大学学报(自然科学版)V ol.35, No.3 2015年 6 月Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition) Jun. 2015收稿日期：2014-03-24作者简介：刘猛(1968-)，男，辽宁凌海人，副教授，博士。

DOI:10.15916/j.issn1674-3261.2015.03.005框架填充墙结构抗震性能研究的回顾与展望刘 猛，李 烁，高中山，匡景瑞（辽宁工业大学 土木建筑工程学院，辽宁 锦州 121001）摘 要：为研究和改进框架填充墙结构的抗震性能，分析了框架与填充墙之间连接方法和新型填充墙的研究现状，其中连接方法包括柔性连接、刚性连接。

在此基础上，分析了柔性连接和刚性连接的优缺点，并展望了框架填充墙结构抗震性能研究的发展方向。

关键词：框架；填充墙；抗震；连接中图分类号：TU323.5 文献标识码：A文章编号：1674-3261(2015)03-0157-03Review and Prospect of Seismic Performanceof Infilled-wall Frame StructureLIU Meng, LI Shuo, GAO Zhong-shan, KUANG Jing-rui（Civil and Architectural Engineering College, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China）Abstract: In order to study and improve the seismic performance of infilled-wall frame structure, the status of connecting methods between infilled wall and frames was analyzed, as well as the new type of infilled wall. And the connecting methods include flexible connection and rigid connection. The advantages and disadvantages of the flexible connection and rigid connection were analyzed. Outlook of the development direction on the research of seismic performance of infilled-wall frame structure was made in the end.Key words: frame; infilled wall; seismic; connection2008年汶川地震、2010年玉树地震、2013年雅安地震的震害现象表明，框架填充墙结构在这些地区受到地震作用后破坏非常严重，特别是填充墙发生了不同程度的破坏，造成了重大的经济损失和人员伤亡[1-2]。

框架填充墙结构广泛应用于多、高层建筑中，其中框架是主要的受力结构，填充墙作为非结构构件起着围护和分隔的作用。

从地震中填充墙的破坏情况来看，开裂和倒塌是填充墙震害的集中体现。

框架填充墙结构抗震性能的好坏直接关系到人民生命和财产安全，因此如何提高框架填充墙结构的抗震性能，保证其在地震作用下的安全性，已成为设计人员和研究者必须高度重视的问题。

1 国内外研究现状各国学者对填充墙的受力性能和抗震性能做了大量研究，并且取得了很多研究成果。

本文通过回顾分析国内外对框架填充墙抗震性能的研究现状，总结了框架与填充墙之间的连接方法，包括刚性连接、柔性连接等，以及新型填充墙的研究。

1.1 柔性连接研究现状框架与填充墙柔性连接一般有2种做法（如图1所示）。

一种是在填充墙与框架间留缝隙，通过填塞软性材料提高结构延性，另一种是通过添加阻尼装置，吸收地震能量，减轻框架填充墙的破坏。

张广寿等[3]提出了在墙体中设置水平耗能横缝的构造措施，试验结果表明，设置了水平耗能横缝的填充墙在受到地震作用时横缝发生相对运动，从而吸收地震能量。

李哲明等[4]证明了相对于刚性连接，采用柔性连接的墙体有着更好的整体性和变形能力，能够保证在地震发生时墙体不至于瞬间倒158 辽宁工业大学学报(自然科学版) 第35卷图1 柔性连接示意图塌。

Mohammadi等[5]提出了在半墙高处设置条形摩擦滑移装置，并且装置与柱之间预留缝隙。

测试结果表明，此装置的框架填充墙不仅在强震下的稳定性很好，而且强度较普通框架填充墙试件提高了1.45倍，变形能力提高了5倍。

Mohammad等[6]提出在框架主体和填充墙之间通过设置由槽型轻钢梁柱组成的隔震子框架进行连接。

研究表明，不论在小震还是大震作用下，该装置都能充分发挥作用，此构造措施能够减小填充墙对主体结构的不利影响。

1.2刚性连接研究现状框架填充墙刚性连接主要是指采取增加构件的强度或增强构件之间的连接等措施，通过提高结构的整体性等性能，抵御地震的作用[7]。

规范中刚性连接的做法：框架与墙体之间通过设置拉结钢筋进行连接。

虽然在施工上非常方便且成本较低，但采取此连接方法的建筑结构在地震中的破坏还是很严重。

在此方法的构造思路和优点基础上，学者们提出了不少的改进方法。

童竞成[8]提出在墙体中合理设置芯柱，不仅能限制墙体中裂缝的发展和提高墙体的变形能力，而且能增强结构的整体延性和改善墙体的抗震性能。

唐兴荣等[9]设计了在墙体中设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁3种措施（如图2所示）。

试验结果表明，采取此3种措施的框架填充墙的位移延性和耗能能力明显要比普通的框架填充墙的要好，且三者的刚度退化均比较缓慢。

（a）设置拉结钢筋 （b）设置构造柱(c)设置构造柱和水平系梁 (d)设置水平系梁图23种墙体构造措施Kahn等[10]对4种不同加固措施的填充墙进行了试验，包括整体浇筑墙、现浇墙、单片预制墙和多片预制墙。

分析了各种加固措施下的破坏形态，通过对比得出用填充墙加固的框架，其性状与类似的整体现浇结构很不同。

Moghadam等证明了在墙体两侧浇筑钢筋混凝土面板和把墙体受荷载角部位置换为强度高的混凝土砌块，这2种刚性连接方法的有效性。

1.3 新型填充墙研究现状传统的填充墙材料在在地震中容易破坏，研究出新型墙体材料代替传统材料已刻不容缓。

新型墙体不仅自重较轻、造价低、施工简单，而且抗震性能好。

黄炜[11]提出了一种新型墙体-密肋复合墙体，通过试验研究得出，此墙体中的填充砌块和框格之间能相互约束，从而使墙体有较高的承载力。

周云第3期 刘猛等：框架填充墙结构抗震性能研究的回顾与展望 159等[12]提出了新型框架阻尼填充墙，通过模拟分析得出，与普通框架填充墙比较，其具有较好的耗能能力，而且各构件的最大应力均有所降低，使得此种墙体在框架结构中有良好的应用价值和开发前景。

Yuksel等[13]考虑到在地震过程中低层建筑的填充墙破坏严重，提出了采用由一种高强度粘土砖的填充墙。

研究结果表明，相比普通框架填充墙，其各项抗震性能指标均得到改善。

2 柔性、刚性连接存在的问题从上述连接方式的分析来看，柔性连接不仅能提高框架结构的变形能力和耗能能力，而且也能减小对框架结构的影响。

虽然柔性连接的优势非常明显，但是也有很多不足，主要包括以下几个方面。

(1)柔性连接施工不方便，这是因为目前我国规范没有给出柔性连接的具体做法，可以说柔性连接的工程设计还是一片空白。

(2)柔性连接通过在墙体与框架主体间设置缝隙，来减轻填充墙对主体的不利影响，但对缝进行处理后，存在着隔声效果差等问题。

刚性连接在地震力作用下，参与全部受力过程，虽然能作为抗震的第一道防线，对框架结构的刚度、承载力、变形能力有所改善，但填充墙与框架主体的紧密接触限制了框架主体的变形，使得框架对墙体造成挤压，增加墙体所受地震力，容易发生墙体破坏。

3 研究展望国内外学者对框架填充墙的抗震性能进行了很多研究，但是地震破坏灾害表明，框架填充墙还有很多问题需要进一步研究。

在已取得的研究成果基础上，建议框架填充墙在抗震方面需着重研究以下几个问题。

(1)墙体与框架结构由于连接不足很容易发生平面外倒塌，一旦墙体发生倒塌，会造成重大的经济损失和人员伤亡。

为保证墙体在大震时不发生倒塌，要加强对墙体平面外受力性能的研究。

(2)虽然研究者对提高填充墙抗震性能提出了许多方法，并进行了理论和试验研究，但目前用于实际工程上的比较少。

为使框架填充墙之间的连接方法能在工程上得到很好适用，必须制定出一套可靠、实用的连接技术。

(3)我国在结构设计时仅把填充墙简化成线荷载施加在框架结构上，然后通过对周期进行折减来计算地震作用，此做法理论上是偏于安全，但实际上并不一定安全，设计中没有充分考虑框架与填充墙之间的相互作用，因此如何在设计中充分考虑填充墙对整体结构抗震性能的影响是目前要解决的问题。

(4)对框架填充墙抗震性能的研究成果，主要基于传统的粘土砖和砌块等，而现在所提出的新型墙体是否适用还需要进一步研究，广泛开展新型材料和墙体的受力性能研究，为今后进行新型墙体框架结构的抗震研究和应用奠定基础。

参考文献：[1] 中国建筑科学研究院. 2008年汶川地震建筑震害图集[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.[2] 谭皓, 李杰, 张电吉, 等. 玉树大地震砌体结构房屋震害特征[J]. 工程抗震与加固改造. 2011, 33(5): 133-139. [3] 张广寿, 李维脱, 瞿伟廉. 设置耗能墙框架模型的振动台试验[R]. 武汉工业大学科学研究报告, 1990.[4] 李哲明, 宁文奎, 宋玉普, 等. 非承重抗震墙体实验研究[J]. 建筑结构, 2004, 34(8): 31-34.[5] Mohammadi M, Akrami V. Engineered Infilled Frame:Behavior and Calibration[J]. Journal of Constructional Steel Reseach, 2010, 66(6): 842-849.[6] Mohammad Aliaari, Ali M Memari. Analysis of MasonryInfilled Steel Frame with Seismic Isolator Subframes[J].Engineering Structures, 2005, 27(4): 487-500.[7] 郭阳照, 周云, 朱勇, 等. 框架填充墙抗震性能研究的回顾与前瞻[J]. 工程抗震与加固改造, 2012, 34(6): 1-12. [8] 董竞成. 设置芯柱的混凝土空心小砌块墙体的强度和变形的试验分析[J]. 建筑科学, 1988(4): 24-32.[9] 唐兴荣, 杨亮, 刘利花, 等. 不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2012, 33(10): 75-83.[10] Kahn L F, Hanson R D. Infilled Walls for EarthquakeStrengthen-ing[J]. Journal of the Structural Division, ASCE, 1979, 105(2): 283-296.[11] 黄炜. 密肋复合墙体抗震性能及设计理论研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2004.[12] 周云, 彭水淋, 吴从永, 等. 新型框架阻尼填充墙设计与分析[J]. 工程抗震与加固改造, 2011, 33(4): 79-84. [13] Yuksel E, Teymur P. Earthquake performanceimprovement of low rise RC buildings using high strengthclay brick walls[J]. Bull Earthquake Eng, 2011, 9(4): 1157-1181.责任编校：孙 林。