填充墻對結構抗側剛度的主要影響因素及節能材料探討

摘 要：現在主流框架結構計算方法是先建立框架結構模型，填充墻以荷載的形式輸入，但實際情況與研究均證明填充墻在豎向力作用下為非受力構件，在水平力作用下填充墻實際上是一種受力構件，文章同時考慮其質量與剛度。資源缺乏已經成為了一個全球性的問題，建設綠色節能型建筑已經成為未來建筑發展的重要方向。文章主要從建筑材料方面進行說明，以Midas gen[1]建立以蒸壓粉煤灰磚、灰砂磚、混凝土空心砌塊為材料的填充墻，通過層間位移、周期等方面進行比較蒸壓粉煤灰磚、灰砂磚、混凝土空心砌塊等材料組成的填充墻與普通燒結磚填充墻性能的差別，從理論數據方面得出普通燒結磚是可以替代的。

關鍵詞：框架填充墻結構；建筑節能；抗側剛度；自振周期

建立5個6層一邊5跨一邊3跨的模型，底層高均為3.9m，其余層高為3m。框架柱距為6m，框架梁尺寸：650mm×250mm，框架柱尺寸：500mm×500mm，樓板厚度為120mm，填充墻厚度為240mm；梁、柱、板混凝土強度C30[2，3]；通過分析由不同填充墻材料組成的模型1、2、3、4、5，得到不同填充墻材料對結構自振周期、層位移等特性的影響[4]，得出相對經濟、適用的良好代替普通燒結磚的材料。

通過上述分析得到：

（1）通過對模型3～模型5與模型2進行比較得知：對于不同的填充墻材料，由于各自的計算彈性模量不同，從而使得計算模型用的剛度不同；各自的容重大小不同，從而使得填充墻體質量不同；通過兩方面的影響，得到結構的不同性能的變化情況。以自振周期舉例說明：對于模型3、4，其材料性能相對屬于輕質，計算彈性模量為小于模型2普通燒結磚，而容重相差不是很大，但結構自振周期明顯增大。對于模型5，由于混凝土空心小砌塊的計算彈性模量很大，雖然此時材料的容重減小很大，但結構自振周期減小仍然很大；這進一步說明填充墻剛度對結構性能的影響。層間位移表現結果與之類似。

（2）只對模型3和模型4還有模型2進行比較，可以說明在一般設計中考慮的不周全的地方：設計時只考慮填充墻的質量而不直接考慮剛度的影響。

（3）從上面分析得出：在滿足結構安全、適用的前提下，填充墻材料應優先選擇蒸壓粉煤灰磚和灰砂磚，它們的結構剛度相對較低，結構自振周期相對較大，地震作用也相對較小。同時，比較符合國家可持續發展政策，粘土資源越來越珍貴且不可再生，而粉煤灰和灰砂都是工業廢料，經濟且資源豐富。而混凝土產品產生的建筑垃圾比較難處理且其結構自振周期較小，抗側剛度較大，從而使結構地震力較大，對結構有害，一般不采用。

結論

（1）通過分析，蒸壓粉煤灰磚、灰砂磚是較好的替代普通燒結磚的材料，滿足安全性、經濟性，資源豐富，符合節能減排可持續發展。

（2）通過不同材料填充墻框架結構比較，填充墻剛度對結構性能的影響遠遠大于其質量的影響，這在設計中是必須予以考慮的。

參考文獻

[1]王昌星.MIDAS/Gen應用實例教程及疑難解答[M].中國建筑工業出版社，2010.

[2]建筑抗震設計規范（GB50011-2010）.

[3]混凝土結構設計規范（GB50010-2010）.

[4]苗鳳.填充墻對鋼筋混凝土框架結構動力特性的影響[D].湖南大學，2006.4.

[5]張艷敏，姚謙峰.水平地震作用下填充墻框架結構的剛度計算[J].山西建筑，2004年1月30（1）：9-11.

[6]楊春俠，侯曉輝.框架填充墻結構剛度計算模型比較[J].福建建材，2011.