一种新型适用于RC 框架结构减震填充砌体构造的优化

黄庆

（中铁十七局集团第二工程有限公司）

0 研究背景

在公共建筑的建造过程中，保证结构安全和抗震性能尤其重要，也是各参与方共同努力的主要目标。为满足使用功能需求和外观需求，并从节约成本角度出发，大量新建公共建筑选择大开间纯框架结构和轻质隔墙为主体结构。在框架结构施工过程中，填充墙作为一种起分割作用的建筑构件，通常在框架主体结构完成后进行填充墙砌筑等二次结构的施工，填充墙与框架结构的连接方式则成为影响框架结构整体抗震性能的主要因素。在近来来的数次地震中，大多数框架结构表现出良好的抗震性能，但填充墙、隔墙破坏严重，导致功能丧失，产生重大经济损失乃至人员伤亡[1-2]。

根据近年来我国几次强烈地震的灾害结果显示，轻质填充墙出现大量破坏，虽然作为非结构构件的填充墙破坏耗散了地震能量，保护了主体结构，但部分不合理的填充墙构造对主体结构抗震造成了不利影响[3]，同时在低烈度地区填充墙出现破坏会造成室内装修及附属设施的破坏，引起经济损失进一步提高。

在轻质填充墙施工过程中选择有效的构造措施，在满足规范要求的同时提高填充墙体自身的抗震能力，降低填充墙的刚度效应与约束效应对框架主体结构及构件抗震性能的不利影响。

传统的刚性连接砌体填充墙RC 框架结构在遭受中小地震作用后，容易出现大部分主体结构都保存完好或轻微损伤、而填充墙破坏较为严重的问题，学者提出墙-框三面脱开柔性连接构造[4]。在现行规范和图集中，建议有抗震要求的填充墙砌体与钢筋混凝土框架结构之间采用脱开连接方式，施工方式较为复杂，过程质量管控难度较大。周云教授等将耗能减震技术的原理移植于填充墙中，提出了一种新型减震墙体的构造与原理[5]。为方便操作，提高质量，在已有研究成果的基础上，结合蒸压加气混凝土砌块，对施工工艺进行改进，拟用于钢筋混凝土框架结构的大型公共建筑填充墙砌筑。

1 减震填充砌体原理

引用周云教授等研究成果，将加气混凝土块填充砌体分隔为3～4 个水平分区，见图1，各分区之间设置减震层。每个抗震分区左右交叉与相邻混凝土框架柱单侧刚性连接，另一侧与框架柱间预留不小于2cm 缝隙。在地震发生时，相邻分区之间产生滑移，达到消耗地震能量、减小不利反应、保护墙体的目的。同时，各分区按规范要求设置通长拉结筋可有效提高抗拉能力，避免受拉破坏。

图1 减震填充砌体水平分区构造简图

2 减震填充砌体构造要求

在周云教授文中，相关试验使用防水卷材与砌块粘结方式，在实际施工作业中，砌体顶面、底面较为粗糙，平整度不高，不能全面达到试验室作业水平，不利于施工粘贴，且在减震层滑动过程中容易造成凹凸处挤压，造成局部破坏。为保证减震层进行有效滑动，减震层采用上下各一层4mm 厚带保护层自粘SBS 防水卷材，选用600 ㎏/m3加气混凝土材料预制120mm×200mm×(1200～1800)mm 优等加气块，每米重14.4㎏，利于现场作业，若砌体结构长度＜4m 可整块预制，见图2。

每个抗震分区左右交叉与相邻混凝土框架柱单侧刚性连接，另一侧与框架柱间预留≥20mm 缝隙，缝隙采用阻燃高密度挤塑聚苯板填充，采用专用含胶聚合物砂浆与框架柱和砌体进行粘结，见图2。

图2 减震层及侧面柔性连接详图

3 试做工艺

为进一步了解施工过程中的困难，更好地改进工艺，选择一处地下室备用库房区隔墙做为试做场地，该处框架柱间净距4200mm，梁下净高3600mm。加气混凝土砌块为加筋优等600 ㎏/m3，尺寸为宽200mm×高250mm×长600mm，加气混凝土材料预制宽200mm×高120mm×长1200mm（1800mm）两种长块。

按照减震分区理论，将填充墙分为三块减震分区，为便利施工，在均分原则上按照材料模数进行一定调整。在预排布过程中，各砌块及灰缝总高度超出净空40mm。此次将两道抗震层下方的砌筑长块改为现浇100mm 厚细石混凝土层，在将来推广中，预制长块可结合工程实际制作加工。经过调整，从下往上划分为1160mm、1270mm、1150mm，梁底留设20mm 做柔性连接构造。为加强填充墙体整体性和抗平面外变形，按照砌体抗震构造要求设置通长拉结筋，在抗震区加长砌块上下紧邻灰缝增设拉结筋进行局部加密，见图3。

图3 减震层及侧面柔性连接详图

在学者的新型减震墙体的构造原理中，为避免减震墙在抗震工作时，抗震分区脱开一侧拉结筋与钢筋混凝土框架柱相互作用的不利影响，将该处的拉结筋设置为一小段弧形钢筋。为利于施工，此处改为45°折弯处理，见图4。

图4 脱开处拉结筋折弯处理示意图

同时，为提高填充墙在平面外稳定性和抵抗地震作用时抗侧向不利影响能力，在脱开区按拉结筋间距设置内向U 型卡件“夹”住砌体[6]，为提高U 型卡件强度，在参考《砌体填充墙结构构造》中相类似的卡件材料和要求[7]，将L 型卡件沿墙面伸出端适当延长20～40mm，并在U 转角处增设40mm 边长的三角形加强肋（见图5），钢材适度增厚至6mm，宽度调整为40mm。

图5 U 型卡件布置示意图

在最上面的抗震分区顶部与梁底有20mm 间隙，在砌体完成7 天后采用聚氨醋发泡材料充填，并与柱侧脱开区一道采用硅酮耐候胶或其他弹性密封材料封缝。同样，为了提高填充墙在平面外稳定性和抵抗地震作用时抗侧向不利影响能力，参考图集要求，在梁下方布置非加强型U 型卡件。

经过试做，在周云教授等人提出的新型新型减震墙体构造基础上对施工工艺和挤出构造提出几项优化建议：

⑴抗震减震分区选择和设置上结合建筑材料进行排布，在等分原则上进行一定范围的调整，满足材料模数，利于施工作业。

⑵在减震层上下设置预制加气混凝土长块，更好地保障减震层在抗震工作时进行相对滑动，同时利于铺贴自粘型SBS 卷材。

⑶在最上面的抗震分区顶部增设U 型卡件，增强砌体顶部平面外稳定性。

⑷在融入正常项目建设中，需配合后期建筑装饰及安装工程进行细化策划，将抗震分区与饰面块材、涂料分割等相结合进行规划布置，减少正常工作状态中出现饰面开裂等不利影响，降低抗震工作后修缮难度。

4 结束语

周云教授等人提出的新型减震墙体构造较常规刚性连接填充墙增加了施工工序，但较其他一些学者提出的刚性连接抗震构造施工更为便利，经过改进后施工难度进一步降低，对过程质量管控更为有利。

受限于对学者成果的理解深度和笔者的环境条件，未能进一步展开试做和研究，此次仅限于不需要设置构造柱、构造梁、无门窗洞口的填充墙进行试做。在改进过程中，增加了通长拉结筋的密度，较常规抗震构造增加了数道U 型卡件，施工成本有所增加。在后续的研究中将在以下几个方面改进该试做工艺，并邀请建筑结构抗震研究学者进行模拟计算：对柱侧脱开区设置的拉结筋折弯构造，利用Q235 钢筋自身物理特性来实现；更合理、更少地分布U 型卡件，保障填充墙体平面外稳定性和抵抗地震作用时抗侧向不利影响能力；在按照抗震分区后进行抹灰和饰面装饰的相关施工工艺。在进一步成熟后进行多种情况的破坏性试验，进一步推进工艺优化，促进填充墙抗震能力的提高，进而提高结构安全性和抵抗地震的能力。