框架梁填充墙产生的下挠变形积累效应分析

[12-11 16:58:43]   来源:http://www.tmgc8.com  建筑设计   阅读:3473

【摘 要】通过对框架梁填充墙产生的下挠变形积累效应进行分析研究,总结了裂缝的产生机理,分析了填充墙下框架梁的裂缝成因,提出了相关控制措施和建议。
【关键词】框架梁;填充墙;下挠变形;分析                   
【中图分类号】TU                【文献标识码】A             【文章编号】1008-1151(2007)07-0032-01
 (一)前言
在民用建筑框架结构中,每层框架梁上一般都砌筑有填充墙,通常首层或群楼并不砌筑填充墙,即建筑物二层楼面的框架梁下部无填充墙,上部有填充墙。由于填充墙的施工程序和施工工艺使填充墙上下方的梁负荷和变形与通常的结构计算模式并不相符,因此框架梁填充墙产生的下挠变形积累效应往往被人忽视,导致的结果通常为二层或群楼顶层的框架梁(上部连续每层皆有填充墙而下部无填充墙的框架梁)产生的下挠变形过大,易产生裂缝,情节严重的还将危及构件的结构安全性能。
(二)框架梁下挠变形的累积效应
在通常的结构计算中,每层梁的负荷仅计算承担本层的梁自重的板荷载及填充墙重力。由于框架梁受力变形客观存在,梁承载变形机理是作为水平构件在竖向荷载作用下必然产生竖向变形—跨中下挠变形(一般跨中下挠变形最大),使跨中及其他附近截面的上部即受压区压应力逐渐加大,发挥受压区的承压作用;截面的下部钢筋受拉区承受的拉应力也逐渐加大,发挥受拉区的承拉作用;如果是连续梁或支座有嵌固作用的,则支座处及附近截面上部的钢筋即受拉区所承受的拉应力逐渐加大,发挥承拉作用;而截面下部即受压区所承受的压应力也逐渐加大,发挥承压作用。不管受压区的承压作用和受拉区的承拉作用产生(发挥)都与梁的下挠变形息息相关,跨中即弯矩(正弯矩)最大处的下挠变形越大,受压区的压应力和受拉区的拉应力就越大,即构件截面所发挥的承载力就越大。假如客观环境条件不允许构件有产生下挠的机会,例如在梁的跨中及附近,甚至整根梁的下方有强劲的支撑物――支座的时候,则构件不管承受多大的竖向荷载也不会产生下挠变形,构件的任何横截面都不会出现受拉区和受压区,也不会产生拉应力和压应力。所以构件也未能发挥其承载(承受竖向荷载)的作用。

  结构施工程序通常是完成了±0.00以下的基础及地下室部分之后就逐层往上做框架(或框剪、框筒)结构,当完成了若干层钢筋混凝土结构之后,就会插入包括内间墙和填充墙施工砌筑工程,砌筑工程通常是由下往上施工的,施工工艺要求每层填充墙的顶部必须顶紧上方的梁板底。对于支承最下的一层填充墙的梁L1-1,除梁体两端的正常支座外,梁下方不再有填充墙支撑或其他支撑物。梁体施工后待拆除支顶后便开始产生下挠变形,设为f1。当砌筑一层墙体时,荷载增加,下挠变形加大,从而L1-1荷载再增加了f2;当上一层梁L2-1砌墙完毕时,同样因负荷增加会加大下挠变形,由于梁L2-1的下方有墙体顶紧,要继续加大下挠变形已无可能,所以梁L2-1上所承受新砌墙重便会往下传递,使下方的梁L1-1又增大了荷载而继续产生下挠变形,设为f3,梁L2-1随之也能产生相应的下挠变形,才能继续发挥其承载能力。继续往上砌筑,假如各层框架梁刚度相同,从理论上讲,最下层框架的负荷数值为1+1/2+1/3+…...+1/n,所以下层框架梁超负荷越来越大而易开裂,甚至危机机构安全。当梁的跨度加大时,就更危险。同时,顶层梁底与墙顶必然离空,层数越多,跨梁越大,其离空越严重。(三)解决的办法
设有一框架结构的建筑物,首层为群楼(商场用途),二层以上为酒店式公寓,其框梁L1-1以上(指二楼面的墙)层层砌筑砖墙,而框梁L1-1底(首层)却没有砖墙,如使用常规的施工工艺,由下往上逐层砌筑砖墙,并在砌筑时将填充墙顶紧填充墙上方的框架梁底,由于负荷变形叠加,往下传递,令二层梁负荷变形受到累积的严重影响而特别变形大,框梁L1-1的构件安全受到严重威胁。解决类似工程的办法有两个,一是在框架梁的荷载计算时,充分考虑低层框架梁的荷载除了本框架上的填充墙重力以外,还应考虑此梁上方传递下来的荷载累积值,该做法虽然很安全,但过于保守,会使最下层的框架梁梁高增大,楼层的层高净空受到影响;二是打破传统的填充墙砌筑的工艺工序,待梁变形稳定之后才令填充墙顶紧上方梁底方能减轻累积影响。www.tmgc8.com
 (四)结论
填充墙的施工程序使填充墙上下方梁的负荷和变形与通常的结构计算模式并不相符,框架梁填充墙产生的下挠变形积累效应往往被人忽视,导致的结果是框架梁易产生裂缝,危及构件结构的安全性能。通过对框架梁填充墙产生的下挠变形积累效应进行研究,分析了填充墙下框架梁裂缝的成因,裂缝的产生机理。在框架梁的荷载计算时,充分考虑框架梁上方传递下来的荷载累积值;可以打破传统的填充墙砌筑的工艺工序,待梁变形稳定之后才令填充墙顶紧上方梁底方能减轻累积影响。
 李 深

(广西南宁青秀山管委会建设局)
 


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