浅谈砌体填充墙与主体柔性连接+铰接技术在工程中的应用

摘要内容：现阶段我国多高层建筑最常用的建筑形式多为混凝土框架结构和剪力墙结构，而填充墙与主体结构连接大多为铰接+刚性连接。在地震作用下，刚性连接填充墙破坏严重，同时装饰装修施工及日后使用过程中会不同程度的产生裂缝，虽然不影响结构安全，但对室内美观影响很大。本文主要阐述通过填充墙与主体结构采用柔性连接+铰接的方法来减小地震时对结构的破坏，同时在一定程度上预防了两种基层材料连接薄若环节处的抹灰裂缝隐患。

关键词：砌体填充 柔性连接+铰接技术工程应用

中图分类号：C35文献标识码： A

一、引言

包头市新都市区机关综合服务中心工程位于包头市新都市区中北部世纪路中轴北段，地下一层、地上三层，总建筑面积79000m2。2013年9月进行砌筑施工，2014年4月份完成全部砌筑内容，共完成砌块工程量约10000方。本工程采用砌体结构与主体结构柔性连接+铰接的方式，通过加强现场施工管理，制定切实可行的施工措施，有效防止了填充墙与主体结构之间的开裂问题，砌块墙体质量和后续抹灰质量得到保证。目前，整个工程所有专用砂浆抹完的墙体上未发现明显的裂缝。当发生地震时，利用砌体填充墙与主体框架剪力墙柔性连接+铰接的结构良好的变形能力和延性，减弱框架柱与填充墙的作用，延缓填充墙的开裂，有效减小了地震作用对主体结构的破坏，满足“大震不倒、中震可修、小震不坏”的要求。

二、正文

（一）填充墙砌体与主体结构连接处裂缝的原因和机理

1、材质影响

（1）填充墙使用的砌块线膨胀系数不同，如加气混凝土砌块的线膨胀系数为8×10－６m/（m・K），普通混凝土的线膨胀系数为10×10－6m/(m・K)，二者间存在的差异较大。当温度升高时，框架梁柱就会对填充墙产生挤压作用，门窗洞口上下受到压应力与剪应力影响而产生斜裂缝；当温度降低时，框架梁柱与填充墙的交界处则产生拉应力，容易造成墙体水平或竖向裂缝的产生。

（2）填充墙砌块材料自身干缩性的影响：填充墙砌块湿水在其干燥的过程中，会产生收缩现象。有资料表明，在温度为40℃±2℃、相对湿度为41%～45%的条件下，其干燥收缩值为0.5mm/m。因此，填充墙砌块砌筑前湿水过量会导致砌块在失水过程中产生裂缝。

（3）填充墙砌体砂浆产生压缩沉降，墙顶与梁底脱开,产生缝隙。

2、施工因素的影响

（1）墙体长度大于4m未加设构造柱，特别在温度变化较大的地区，墙体受温度变化影响缺少约束力而造成墙体开裂。

（2）砌块组砌不当。填充墙砌块较普通黏土砖尺寸大、规格多，施工中随意砍凿；墙体长度与砌块模数不符造成组砌不当，在柱边留设间隙填充不满，造成柱墙界面处产生裂缝的隐患。

（3）柱拉结筋未按规定设置。墙柱拉结筋是增强框架柱与墙体连接能力的重要构造措施，而往往在施工过程中，由于植筋位置的偏差或砌筑灰缝的偏差，会造成墙体拉结筋与砌块不在一个平面上，拉结筋打弯设置，从而消弱了填充墙与主体结构拉结力，影响了结构实体的抗震能力。在施工中同样会存在由于工人操作不规范，不按规定设置拉结筋，或拉结筋设置的间距过大，长度不够，甚至漏筋等问题，也将会造成填充墙体与主体间的抗拉能力减弱，抗震能力减弱。

（二）填充墙砌体在地震作用下的破坏原理

1、地震作用下大量的填充墙开裂,会给人们造成强大的心里压力,感觉随时有倒塌的危险。破坏不严重的,但是大量的小裂缝给震后的修复带来很大的困难,并且要耗费很大的人力、物力。填充墙砌体在地震作用下具体的破坏原理如下：

（1）填充墙作为非承重结构构件,是可以作为结构的第一道抗震防线，首先遭到破坏起到耗散地震能量的作用，易受到破坏。

（2）填充墙会影响框架结构的内力分布。框架结构梁和其上的砌体填充墙很容易形成墙梁的受力机理,虽然其上的墙体和砌筑砂浆不满足墙梁的要求,主要是墙梁为了保证梁上面的砌体不遭受破坏,退出工作,使梁和上面的砌体形成组合梁,而对其上的砌体和砌筑砂浆有严格的强度要求。但是框架结构中的框架梁和上面的砌体,在砌体没有遭到严重或完全的破坏退出受力前,都是参与力的分配的,因此会影响框架结构的内力分配，地震时相对现浇结构破坏要严重。

（3）填充墙增大了结构刚度。《抗震规范》(08版)13.2.1条第2款规定:对嵌入抗侧力构件平面内的刚性建筑非结构构件,可采用周期调整等简化方法计入其刚度影响，并按折减后的自震周期计算水平地震作用。周期折减的目的是为了充分考虑非承重填充墙刚度对结构自振周期的影响。因为周期小的结构,其刚度较大,相应吸收的地震力也较大。若不做周期折减,则结构偏于不安全，而且这个放大的地震作用全部由结构主体框架的抗侧刚度来承担,这就使填充墙的抗侧刚度作为了一项安全储备,使结构主体的刚度相应增加，是承担地震作用不可或缺的一部分。

（三）填充墙与主体结构柔性连接+铰接技术抗裂缝、抗震原理

柔性连接的方式主要是将墙体的两端与框架柱或剪力墙脱开，上面与框架梁或楼板脱开，脱开间隙不小于20mm，脱开部位采用玻璃棉毡、矿棉毡、低密度EPS、XPS或聚氨酯发泡填充材料等，并用硅酮胶或其他弹性材料做密封处理，这样的连接方式最大限度的利用了刚性砌体材料和柔性填充材料的性能，增强了单独靠拉结筋连接填充墙体的抗震性能，墙体在地震时,有变形空间,而不受约束,可耗散地震的能量，同时可以有效防治填充墙与主体结构墙、柱连接处的裂缝。

（四）填充墙与主体结构柔性连接技术在工程中的应用

以包头市新都市区机关综合服务中心工程为例，对填充墙与主体结构柔性连接技术做了以下应用。

提前对方案进行策划优化，依据砌体结构设计规范《GB50003-2011》中6.3.4条：填充墙与框架的连接，可根据设计要求采用脱开或部脱开方法，有抗震要求时宜采用填充墙与框架脱开的方法，当填充墙与框架采用脱开的方法时，宜符合下列规定：

1、填充墙两端与框架柱，填充墙顶面与框架梁之间留出不小于20mm的间隙。

依据砌体填充墙构造详图（二）《10SG614-2》中4.2.3款中第一条的要求，7、8度抗震设防时填充墙两侧和顶端宜与主体结构柔性连接。柔性连接具体做法如下图：

填充墙体与主体结构墙柱柔性连接节点做法

填充墙体与主体结构梁柔性连接节点做法

2、根据本工程的设计抗震设防要求，结合当地柔性连接所需材料的供需情况，现场填充墙与主体结构柔性连接采用内铺模塑聚苯板（其燃烧性能为B1级），密封材料选用喷聚氨酯发泡胶进行密封。模塑聚苯板采用边砌边铺的方式，聚氨酯发泡胶待填充墙体砌筑完成后14天进行密封。铰接同通常构造要求设置拉结筋，其效果如下图：

填充墙体与主体结构墙柱柔性连接节点做法

（五）填充墙与主体结构柔性连接+铰接技术展望

填充墙作为现阶段我国应用最广泛的一种建筑结构形式，其与主体结构的连接方式大多还采用刚性连接+铰接的方式，通过近几年的震害和墙体产生裂缝的情况表明，墙体材料尽管作为非结构构件，但仍参与承担了地震作用，而且填充墙破坏往往先于主体结构破坏。填充墙本身的破坏不仅影响建筑的使用功能，增加修复费用，严重的填充墙破坏甚至可能危及生命安全或影响紧急疏散，同时由于填充墙本身的干缩性影响，并且与主体结构本身线膨胀系数不同，在受环境温度及湿度变化较大的情况下，会在交接处产生不同程度的裂缝。本工程通过对填充墙与主体结构柔性连接+铰接的应用，可以有效的减少地震作用对填充墙的破坏和不同材质墙体间的裂缝。由此可见，填充墙与主体结构柔性连接施工技术值得推荐和应用。

参考文献

（1） 唐兴荣, 杨亮，刘利花， 周振轶.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]. 苏州：苏州科技学院，2012,33（10）：75-83

（2） 王亚勇. 对汶川大地震建筑震害的思考[J] .福建勘察设计，2008（3）

（3）GB50011-2010（2010版），《建筑抗震设计规范》

（4）GB50003-2011（2011版），《砌体结构设计规范》

（5）10SG614-2（2010版），《填充墙砌体构造详图（二）》