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摘要：随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，钢筋混凝土框架结构类型的建筑在我国工业与民用建筑中的应用越来越广泛。由于我国许多地区处于地震的活跃带上，地震破坏给我国人民带来严重的经济和生命危害，历次震害分析表明，框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处。因此必须要对框架结构的建筑物进行抗震性能上的分析，归纳总结地震作用下框架结构的破坏位置与破坏机理，通过概念设计和采取合理的抗震构造措施，保证建筑物在地震作用下的安全性能。
关键词：框架结构;震害分析;概念设计;抗震构造措施
一、引言
我国的抗震设计的基本设防目标就是所有进行抗震设计的建筑都必须实现的目标，可概括为“三水准的设防目标”，既“小震不坏、中震可修、大震不倒”。所有的结构的抗震设计（地震作用计算及结构构件的抗震承载力验算）都能满足第一水准的要求，对大多数的结构、地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层不规则的结构及其他有特殊要求的结构，更需要通过概念设计和采取相应的抗震构造措施，来实现后俩个设计水准的要求。框架结构中填充墙的设置以及框架结构节点的抗震性能，对于建筑结构的抗震性能起到很大的影响，为实现“三水准”的抗震设防目标，需对上述俩点重点研究。
二、框架结构中填充墙在地震作用下的影响及破坏分析
2.1 理论计算中如何考虑填充墙影响
在实际工程中，结构工程师计算地震作用下框架结构的抗震性能指标时，只搭建框架模型，填充墙只作为一个线荷载输入模型计算。在结构抗震计算的时候，填充墙对于框架结构的整体刚度影响，在判断建筑填充墙布置的数量的基础上，通过在框架结构的计算周期上乘以一个周期折减系数来考虑，结构还是按照纯框架来进行计算，在理论计算中没有对填充墙的影响进行细致计算。
2.2 实际地震作用下填充墙对框架结构的影响及破坏分析
（1）在实际情况中，框架结构和砌体填充墙形成一个整体，起到了相互约束、相互支撑的一个作用，造成了填充墙的框架的承载能力略大于填充墙和框架单独工作时承载能力之和，间接的改变了有填充墙的框架部位的刚度，所以在实际地震作用情况下，填充墙的布置会对结构产生很大的影响，不能简单的通过一个周期折减系数来考虑填充墙对框架的影响，需要通过概念设计和采取相应的抗震构造措施来保证结构的安全。
（2）在水平地震的初始阶段，由于框架和砌体墙之间相互作用，間接的形成了一个整体，或多或少的加大了局部结构的刚度，刚度变大意味着吸收地震力变大。由于填充墙属于脆性材料，其抗剪强度又比较低，在地震力反复作用下填充墙的破坏形态分别为出现单向斜裂缝、双向斜裂缝、与混凝土结构出现相对的水平裂缝，又可能当填充墙与结构本身连接很弱时，出现墙体平面外的倒塌。
（3）在水平地震的发展阶段，由于填充墙出现破坏，造成其刚度退化，填充墙和框架的刚度比值逐渐变小，从而结构承担的地震剪力在填充墙和框架之间出现了较大的内力重分布，框架将比水平地震的初始阶段承担更大的地震剪力。在工程计算中，每层的水平地震剪力将由所有框架柱共同承担，地震剪力为平均分配的。但是由于填充墙的存在，造成了受到填充墙刚度影响明显的框架柱的地震剪力大于计算值，从而形成了安全隐患。有一些填充墙在布置的时候设置了门窗洞口，导致框架柱的计算高度减小，形成短柱，若设计时没有按照短柱来进行设计计算，则很容易在地震中发生破坏。
（4）同一结构层内砌体墙的布置方式会随着建筑功能的要求而不同，从而改变了整个框架结构的刚度中心，工程师在设计结构体系的时候单纯考虑框架刚度的时候力求整个结构体系的刚心和质心能够重合或接近，从而减小结构的扭转效应。由于填充墙的加入，会使原来规整的结构的刚度中心发生偏移，从而产生较大的扭转效应，特别是建筑物的周边框架和砌体填充墙发生破坏。
（5）相邻上下结构层的填充墙数量的不同，会影响到上下层的楼层层间刚度，若上下层层间刚度变化较大，甚至发生突变，地震作用时就容易产生薄弱层。震害研究表明，薄弱层出现在底层的时候，底层位移变形明显大于上层，底层柱极易形成“柱铰”，若填充墙数量较少时，很可能因为变形位移过大，造成整体结构倾斜或倒塌。
2.3 如何减小填充墙对框架结构的影响
（1）在建筑做方案时尽早介入结构布置，填充墙体的布置宜均匀对称，避免由于建筑墙体布置的不合理形成薄弱层或使结构产生明显的扭转效应。若建筑房间使用功能的限制，墙体的布置不能做到均匀对称，则应概念上加强砌体墙刚度效应影响明显的框架柱;若建筑墙体布置不合理形成薄弱层，可考虑在计算时定义本层为薄弱层，加大本层地震作用或增加支撑，避免实际情况下由于刚度突变造成承载能力不足造成的破坏。
（2）尽可能地减少由于窗洞或门洞形成的短柱，若形成短柱需满足规范上短柱的抗震构造要求：应在柱全高范围内加密箍筋，且箍筋间距不应大于100mm; 当按一级抗震等级设计时，柱每侧纵向钢筋的配筋率不宜大于1.2%;一、二、三级抗震等级的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其箍筋体积配筋率不应小于1.2%;9度设防烈度时，不应小于1.5%;其轴压比限值应按规范表中数值减小0.05。
（3）在砌筑填充墙时，填充墙体和框架结构之间宜采取可靠的连接措施。增强填充墙与主体框架结构的协同工作能力，提高填充墙的变形能力，包括抗裂能力和抗倒塌能力。以保证地震作用时，填充墙发生的开裂不至于过大并可以及时修复，并且应保证大震下填充墙不倒塌：填充墙应沿框架柱全高每隔500mm设2φ6拉筋，拉筋伸入墙体的长度，6、7度时宜全长贯通，8、9度时应全长贯通;当墙长度超过5m，应在填充墙中部设置构造柱，且构造柱间距不应大于4m;当后砌填充墙高度超过4m时，应在墙高中部设置与框架柱、剪力墙及构造柱拉结且沿墙全长贯通的水平系梁（各道系梁中心间距沿墙高不大于2m）。 三、框架结构中框架节点在地震作用下的破坏分析
3.1 框架节点破坏的常见类型
（1）梁端受弯破坏。在梁端负弯矩作用下，梁端上部因负弯矩而受拉的鋼筋屈服，下部受压混凝土相继被压碎，此时混凝土保护层部分脱落，梁钢筋有部分外露，梁端部形成明显交叉裂缝，可以认为梁端出现塑性铰，框架节点宣告破坏。
（2）柱端压弯破坏。在弯距和轴压力的共同作用下，柱端混凝土被压碎，柱纵筋屈曲甚至外鼓，箍筋向外膨胀变形过大甚至拉断，此时可以认为柱端出现了塑性铰。
（3）核心区剪切破坏。在水平力的作用下，节点核心区抗剪强度不足，引起的剪切破坏，破坏表现为核心区混凝土出现对角斜裂缝，严重时混凝土有块状脱落箍筋外鼓而破坏，此时发生脆性破坏。
（4）粘结锚固破坏。梁纵向受力钢筋的锚固长度不足时，在反复荷载的作用下，钢筋与混凝土之间的粘结往往会遭到破坏，出现钢筋拉脱、混凝土压碎等破坏特征。
3.2 节点破坏类型分析
通过试验和理论分析得到以下结论 ：在框架结构中，塑性铰出现在梁上较为有利，在粱端出现的塑性铰结构不易形成破坏机构且能吸收和消耗部分地震能量 。塑性铰出现在柱中，很容易形成破坏机构，如果在同一柱的上、下都出现塑性铰，该层结构变形将迅速加大，成为不稳定结构而倒塌，柱子破坏将引起严重后果。因此，柱子中出现塑性铰是不利的。要保证框架节点有一定的延性，保证结构不至于发生重大的破坏，构件节点不能发生剪切破坏，剪切破坏为脆性破坏，是不被允许的，同时还要保证支座连接和锚固不发生破坏。
3.3 工程中如何设计框架节点
在工程中应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固”的原则。
（1）应该在满足计算结果的基础上，通过混凝土截面及配筋的控制，保证梁上的塑性铰先于柱上的塑性铰出现。
（2）保证在梁柱出现塑性铰前不过早剪坏，除满足计算要求外，还应满足规范上对于梁柱箍筋加密区长度、箍筋的最大间距以及箍筋的最小直径的要求。
（3）对于核心区的要求规范作出明确规定：一、二、三级框架的节点核心区应进行抗震验算，四级框架的节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施要求;框架节点核心区内箍筋量不应小于柱端加密区的实际配箍量，箍筋直径应满足柱端箍筋加密配箍的要求，且间距不大于100mm ;一、二、三级框架节点核芯区配筋特征值分布不宜小于 0.12、0.10、0.08，且体积配箍率分别不宜小于 0.6%、0.5%、0.4% ;当柱剪跨比不大于 2 的框架节点核芯区体积配箍率不宜小于核芯区上、柱端的较大体积配箍率。
（4）钢筋锚固长度应严格按照规范图集实行。
四、结术语
综上所述，框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处。必须从数次的地震经验教训中，把握住震害的多发部位，理解其破坏机理，通过概念设计和采取相应的抗震构造措施，来实现结构的“三水准”设计目标，保证结构的安全。
参考文献
[1]余瑜，框架节点抗震构造措施.建筑技术.2006年5月第37卷第5期.
[2]魏文杰，浅谈填充墙对框架抗震性能的影响.四川建材，2015年4月第41卷第2期.
[3]李洪伟，浅析延性框架及其抗震构造措施.建筑.2012年06期.
[4]聂红宇，浅谈钢筋混凝土框架节点的受力性能及抗震构造要求. 建筑建材装饰.2014年第1期.
北京鑫海厦建筑设计有限公司 100080
关键词：框架结构;震害分析;概念设计;抗震构造措施
一、引言
我国的抗震设计的基本设防目标就是所有进行抗震设计的建筑都必须实现的目标，可概括为“三水准的设防目标”，既“小震不坏、中震可修、大震不倒”。所有的结构的抗震设计（地震作用计算及结构构件的抗震承载力验算）都能满足第一水准的要求，对大多数的结构、地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层不规则的结构及其他有特殊要求的结构，更需要通过概念设计和采取相应的抗震构造措施，来实现后俩个设计水准的要求。框架结构中填充墙的设置以及框架结构节点的抗震性能，对于建筑结构的抗震性能起到很大的影响，为实现“三水准”的抗震设防目标，需对上述俩点重点研究。
二、框架结构中填充墙在地震作用下的影响及破坏分析
2.1 理论计算中如何考虑填充墙影响
在实际工程中，结构工程师计算地震作用下框架结构的抗震性能指标时，只搭建框架模型，填充墙只作为一个线荷载输入模型计算。在结构抗震计算的时候，填充墙对于框架结构的整体刚度影响，在判断建筑填充墙布置的数量的基础上，通过在框架结构的计算周期上乘以一个周期折减系数来考虑，结构还是按照纯框架来进行计算，在理论计算中没有对填充墙的影响进行细致计算。
2.2 实际地震作用下填充墙对框架结构的影响及破坏分析
（1）在实际情况中，框架结构和砌体填充墙形成一个整体，起到了相互约束、相互支撑的一个作用，造成了填充墙的框架的承载能力略大于填充墙和框架单独工作时承载能力之和，间接的改变了有填充墙的框架部位的刚度，所以在实际地震作用情况下，填充墙的布置会对结构产生很大的影响，不能简单的通过一个周期折减系数来考虑填充墙对框架的影响，需要通过概念设计和采取相应的抗震构造措施来保证结构的安全。
（2）在水平地震的初始阶段，由于框架和砌体墙之间相互作用，間接的形成了一个整体，或多或少的加大了局部结构的刚度，刚度变大意味着吸收地震力变大。由于填充墙属于脆性材料，其抗剪强度又比较低，在地震力反复作用下填充墙的破坏形态分别为出现单向斜裂缝、双向斜裂缝、与混凝土结构出现相对的水平裂缝，又可能当填充墙与结构本身连接很弱时，出现墙体平面外的倒塌。
（3）在水平地震的发展阶段，由于填充墙出现破坏，造成其刚度退化，填充墙和框架的刚度比值逐渐变小，从而结构承担的地震剪力在填充墙和框架之间出现了较大的内力重分布，框架将比水平地震的初始阶段承担更大的地震剪力。在工程计算中，每层的水平地震剪力将由所有框架柱共同承担，地震剪力为平均分配的。但是由于填充墙的存在，造成了受到填充墙刚度影响明显的框架柱的地震剪力大于计算值，从而形成了安全隐患。有一些填充墙在布置的时候设置了门窗洞口，导致框架柱的计算高度减小，形成短柱，若设计时没有按照短柱来进行设计计算，则很容易在地震中发生破坏。
（4）同一结构层内砌体墙的布置方式会随着建筑功能的要求而不同，从而改变了整个框架结构的刚度中心，工程师在设计结构体系的时候单纯考虑框架刚度的时候力求整个结构体系的刚心和质心能够重合或接近，从而减小结构的扭转效应。由于填充墙的加入，会使原来规整的结构的刚度中心发生偏移，从而产生较大的扭转效应，特别是建筑物的周边框架和砌体填充墙发生破坏。
（5）相邻上下结构层的填充墙数量的不同，会影响到上下层的楼层层间刚度，若上下层层间刚度变化较大，甚至发生突变，地震作用时就容易产生薄弱层。震害研究表明，薄弱层出现在底层的时候，底层位移变形明显大于上层，底层柱极易形成“柱铰”，若填充墙数量较少时，很可能因为变形位移过大，造成整体结构倾斜或倒塌。
2.3 如何减小填充墙对框架结构的影响
（1）在建筑做方案时尽早介入结构布置，填充墙体的布置宜均匀对称，避免由于建筑墙体布置的不合理形成薄弱层或使结构产生明显的扭转效应。若建筑房间使用功能的限制，墙体的布置不能做到均匀对称，则应概念上加强砌体墙刚度效应影响明显的框架柱;若建筑墙体布置不合理形成薄弱层，可考虑在计算时定义本层为薄弱层，加大本层地震作用或增加支撑，避免实际情况下由于刚度突变造成承载能力不足造成的破坏。
（2）尽可能地减少由于窗洞或门洞形成的短柱，若形成短柱需满足规范上短柱的抗震构造要求：应在柱全高范围内加密箍筋，且箍筋间距不应大于100mm; 当按一级抗震等级设计时，柱每侧纵向钢筋的配筋率不宜大于1.2%;一、二、三级抗震等级的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其箍筋体积配筋率不应小于1.2%;9度设防烈度时，不应小于1.5%;其轴压比限值应按规范表中数值减小0.05。
（3）在砌筑填充墙时，填充墙体和框架结构之间宜采取可靠的连接措施。增强填充墙与主体框架结构的协同工作能力，提高填充墙的变形能力，包括抗裂能力和抗倒塌能力。以保证地震作用时，填充墙发生的开裂不至于过大并可以及时修复，并且应保证大震下填充墙不倒塌：填充墙应沿框架柱全高每隔500mm设2φ6拉筋，拉筋伸入墙体的长度，6、7度时宜全长贯通，8、9度时应全长贯通;当墙长度超过5m，应在填充墙中部设置构造柱，且构造柱间距不应大于4m;当后砌填充墙高度超过4m时，应在墙高中部设置与框架柱、剪力墙及构造柱拉结且沿墙全长贯通的水平系梁（各道系梁中心间距沿墙高不大于2m）。 三、框架结构中框架节点在地震作用下的破坏分析
3.1 框架节点破坏的常见类型
（1）梁端受弯破坏。在梁端负弯矩作用下，梁端上部因负弯矩而受拉的鋼筋屈服，下部受压混凝土相继被压碎，此时混凝土保护层部分脱落，梁钢筋有部分外露，梁端部形成明显交叉裂缝，可以认为梁端出现塑性铰，框架节点宣告破坏。
（2）柱端压弯破坏。在弯距和轴压力的共同作用下，柱端混凝土被压碎，柱纵筋屈曲甚至外鼓，箍筋向外膨胀变形过大甚至拉断，此时可以认为柱端出现了塑性铰。
（3）核心区剪切破坏。在水平力的作用下，节点核心区抗剪强度不足，引起的剪切破坏，破坏表现为核心区混凝土出现对角斜裂缝，严重时混凝土有块状脱落箍筋外鼓而破坏，此时发生脆性破坏。
（4）粘结锚固破坏。梁纵向受力钢筋的锚固长度不足时，在反复荷载的作用下，钢筋与混凝土之间的粘结往往会遭到破坏，出现钢筋拉脱、混凝土压碎等破坏特征。
3.2 节点破坏类型分析
通过试验和理论分析得到以下结论 ：在框架结构中，塑性铰出现在梁上较为有利，在粱端出现的塑性铰结构不易形成破坏机构且能吸收和消耗部分地震能量 。塑性铰出现在柱中，很容易形成破坏机构，如果在同一柱的上、下都出现塑性铰，该层结构变形将迅速加大，成为不稳定结构而倒塌，柱子破坏将引起严重后果。因此，柱子中出现塑性铰是不利的。要保证框架节点有一定的延性，保证结构不至于发生重大的破坏，构件节点不能发生剪切破坏，剪切破坏为脆性破坏，是不被允许的，同时还要保证支座连接和锚固不发生破坏。
3.3 工程中如何设计框架节点
在工程中应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固”的原则。
（1）应该在满足计算结果的基础上，通过混凝土截面及配筋的控制，保证梁上的塑性铰先于柱上的塑性铰出现。
（2）保证在梁柱出现塑性铰前不过早剪坏，除满足计算要求外，还应满足规范上对于梁柱箍筋加密区长度、箍筋的最大间距以及箍筋的最小直径的要求。
（3）对于核心区的要求规范作出明确规定：一、二、三级框架的节点核心区应进行抗震验算，四级框架的节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施要求;框架节点核心区内箍筋量不应小于柱端加密区的实际配箍量，箍筋直径应满足柱端箍筋加密配箍的要求，且间距不大于100mm ;一、二、三级框架节点核芯区配筋特征值分布不宜小于 0.12、0.10、0.08，且体积配箍率分别不宜小于 0.6%、0.5%、0.4% ;当柱剪跨比不大于 2 的框架节点核芯区体积配箍率不宜小于核芯区上、柱端的较大体积配箍率。
（4）钢筋锚固长度应严格按照规范图集实行。
四、结术语
综上所述，框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处。必须从数次的地震经验教训中，把握住震害的多发部位，理解其破坏机理，通过概念设计和采取相应的抗震构造措施，来实现结构的“三水准”设计目标，保证结构的安全。
参考文献
[1]余瑜，框架节点抗震构造措施.建筑技术.2006年5月第37卷第5期.
[2]魏文杰，浅谈填充墙对框架抗震性能的影响.四川建材，2015年4月第41卷第2期.
[3]李洪伟，浅析延性框架及其抗震构造措施.建筑.2012年06期.
[4]聂红宇，浅谈钢筋混凝土框架节点的受力性能及抗震构造要求. 建筑建材装饰.2014年第1期.
北京鑫海厦建筑设计有限公司 100080