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1、512汶川大地震砖混结构震害调查及分析作者：陈志城来源：江苏商报建筑界2013年第15期摘要：本文以5.12汶川地震中砖混结构震害的调查及分析为对象，探讨了相关防治与处 理对策。关键词：地震；砖混结构震害；调查；分析1. 引言2008年5月12日下午14时28分，我国四川省发生了里氏8.0级的特大地震，全国大半 地区有明显震感，震中位于阿坝州汶川县，地震造成了严重的生命和财产损失，举国上下悲痛 哀悼。汶川大地震是中国一九四九年以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震，地震的强 度、烈度都超过了 1976年的唐山大地震。笔者在汶川地震发生两个月后奔赴彭州、都江堰、 北川、茂县、汶川、映秀等灾区，进
2、行了为期15天的震害调研工作。地震中，各种结构形式 的建筑物均有不同程度的破坏，对我国目前的抗震设计提出了新的要求。本文对砖混结构建筑 物的震害进行了调查，并对其破坏机理及抗震性能作了分析，同时给出砖混结构在设计中应注 意的一些问题。2. 砖混结构倒塌5.12汶川大地震在汶川映秀镇、北川、都江堰、绵竹地震烈度达至揶度及以上的地区砖混 结构房屋破坏很严重，原先房屋按GB50011-2001建筑抗震设计规范7度设防烈度设计 的，这次地震地震烈度大于或远大于房屋抗震设防烈度，在映秀镇、北川县城等地震烈度达 X、XI地区，90%以上严重破坏，倒塌率达50%80%。都江堰、彭州等地震烈度达伽、IX地 区
3、，40%60%严重破坏，倒塌率达5%15%。根据这次地震砖混结构倒塌情况的调查分析，重灾区地震烈度大于或者远大于房屋设防烈 度是主要原因，其次还有施工质量较差，设计不合理等原因。主要表现为：砂浆强度等级过 低、施工质量较差、纵横墙连接较差、预制板楼盖与墙体连接没有做到位；80年代及以前设 计建造的房屋，未设置构造柱与圈梁，或者没有按照规范设置构造柱与圈梁；房屋设计不合 理，大开间（横墙较少）、墙体大开洞、平面不规则、结构布置混乱等。3. 砖混结构墙体破坏及分析砖混结构的墙体由砖或者砌块砌筑而成，材料呈脆性，其抗剪和抗弯强度较低，且砌体自 重大，使砌体结构所承受的地震力较大，延性差，抗变形能力小
4、，在地震作用下易发生严重破 坏。墙体破坏的形式主要为：砖墙剪切破坏，呈斜裂缝（图2）、X型裂缝（图4）和水平裂 缝（图3）；砖块被剪断，破碎，墙体破坏后发生较大的位移和变形，随时可能倒塌；由于底 层由地震引起的水平剪力较其他层大，底层墙体破坏较其他层严重（图5）。4. 预制板砖混结构房屋的震害分析这次地震，大量严重破坏和倒塌的房屋是预制板砖混结构，垮塌的楼盖基本上没有吸取唐 山震害的教训，都仍在采用传统的拼接方法，未能形成整体受力，整体牢固性很差，地震时难 免解体、倒塌。而近年根据规范及标准图施工设计的预制板装配式整体楼盖房屋，即使在强震 区也能“大震不倒”。造成预制板砖混结构房屋严重破坏和倒
5、塌的原因是由于：预制板与墙、梁 的连接构造没有做到位，预制板搭在墙上的厚度不够，板之间的胡子筋没有连接锚固，没有按 预制板构造图集要求二次灌浆，没有设置板缝间的拉接钢筋（图7）。为此建筑抗震设计规范 修改增加了推荐采用现浇楼、屋盖，特别强调装配式楼、屋盖需加强整体性的基本要求。5. 构造柱和圈梁对于砖混结构抗震性能的重要性这次地震倒塌的砖混结构绝大部分是因为没有按规范设置构造柱和圈梁。构造柱可提高砌 体墙的极限变形能力，增加内外墙连接的整体性，使砌体墙在遭遇强烈地震作用是约束砌体的 坍塌崩裂，阻止砌体墙突然倒塌，使其刚度退化变慢。圈梁的作用是箍住楼板，贯穿墙身，增 加建筑物的整体性，发挥各片砖
6、墙在平面内的抗剪承载力，提高楼盖的水平刚度，限制墙体斜 裂缝的开展和延伸，防止建筑物不均匀沉降，抵抗地震对建筑物的不良影响。按GB 50011- 2001建筑抗震设计规范设置了构造柱和圈梁的房屋，房屋的整体性和延性较好，墙体裂缝 被约束在构造柱和圈梁的框格内，构造柱和圈梁形成的约束体可以有效的限制墙体的散落，大 量消耗地震能量，使开裂的墙体不会立即破坏，保证房屋不致倒塌。6. 楼梯震害分析及抗震设计对策楼梯间即是人们上下的通道，又是地震时人们逃生的要道。在地震时，是不应该产生严重 破坏的。震害表明，楼梯的破坏比较严重。通过分析可知，楼梯与主体结构共同工作，充当着 支撑角色，承受了地震作用所产生
7、的较大的拉压力。通过震害调查，还发觉：楼梯，在抗侧刚 度相对较大的砖混结构中的破坏较少，在抗侧刚度相对较小的框架结构中破坏多。楼梯的破坏归类如下：1.倒塌破坏，可分为一种是由于支承结构的倒塌引起，”；另一种 是由于底部楼层楼梯梯板拉断、压碎等自身承载力不足导致楼梯通道被阻断，失去使用功能； 2.严重破坏，一般是底部楼梯梯板被拉裂或者压碎导致板底钢筋爆出，或者楼梯平台梁上下梯 段柱端、梁端发生剪切、剪弯破坏，部分节点处发生剪压破坏等，但是如果此时与主体结构的 连接好的话，不至于倒塌下来。3.中等破坏，一般明显开裂，但处于可修水平。（图11、图 12）鉴于楼梯在水平地震作用下的“斜撑”效应，对楼梯
8、的承载力造成极大威胁，有以下的设想 减少楼梯的地震作用的“斜撑”效应：1、在抗震验算时建立适当的力学模型，参与结构的整体 计算。2、考虑构造措施，削弱楼梯在水平地震作用下的“斜撑”效应，在水平地震作用下减小 甚至不使楼梯参与结构整体受力。对于砖混结构来说，楼梯间的构造措施（圈梁、构造柱）对 楼梯的抗震非常关键，（图11）某三层砖混结构教学楼在大震作用下倒塌，可以看出这个楼 梯间没有圈梁和构造柱。7. 房屋平、立面面不规则震害分析7.1房屋体型复杂、平面不规则的震害房屋体型复杂，平面不规则，房屋四角和外墙转角处是薄弱部位，在地震作用下容易产生 扭矩和应力集中，进而产生破坏。四川农大都江堰分校办公
9、楼，四层砖混结构、局部五层，没 有抗震构造措施，呈L字型，平面凸出一侧尺寸（4.5m）大于相应投影方向总尺寸（13.5m） 的30%，平面布置不规则，突出外墙连接处破坏严重。这次大地震由于房屋体型复杂、平面不 规则造成的震害比较普遍，为此建筑抗震设计规范修订强调：对不规则建筑方案要求加强措 施，不应采用严重不规则的建筑方案。7.2墙体立面布置不规则震害这次地震发现，墙体立面布置不规则的震害主要有两个：1、有些临街住宅楼底层为小开 间门面，门洞开的都较大，外纵墙在底层门洞处竖向不连续，这次地震这种房屋底层门洞两侧 墙体破坏较严重。设计时，可考虑加强底层的纵向刚度，使侧向刚度在高度范围内均匀变化，
10、 避免此类墙体严重破坏（图14）。2、出屋面楼梯处破坏严重，突出屋面的楼梯间，由于鞭梢 效应地震作用比下部主体结构大很多，突出屋面的楼梯间严重破坏（图15）。8结语调查表明：（1）在汶川地震中，砖混结构破坏较其他结构形式严重；对于严格按照建 筑抗震设计规范等国家相关规范，并严把施工质量关，砖混结构仍具有较好的抗震性能。（2）构造柱、圈梁等构造措施对砖混结构抗震性能至关重要。（3）预制板砖混结构的连接构 造做法没有严格按照规范，整体性差，是造成这种结构地震中严重破坏和倒塌的根本原因。（4）楼梯在这次地震中破坏严重，应该加强楼梯的构造措施，有必要抗震验算时建立适当的 力学模型，使楼梯参与结构的整体
11、计算。（5）对于不规则的建筑方案应采取加强措施，不应 采用严重不规则的建筑方案（6）农村房屋由于没有抗震构造措施在地震中破坏和倒塌严重， 应引起相关部门的高度重视。参考文献1GB500112001建筑抗震设计规范郭继武.建筑抗震设计M.中国建筑工业出版社.2005.3.13中国抗震设计局部修订图2门鹿中小学教学楼内横墙斜裂缝图3窗间墙水平裂缝图4典型的X”型裂缝图5墙体的底层破环明显较其他层严重图6预制板砖混结构垮塌图7教学楼预制板的连接没有做到位图8房屋有构造柱圈梁结构较完好图9房屋有构造柱墙体破坏严重但是没有垮塌图10圈梁发挥了作用，可是没有构造柱一样倒塌图12梯梁、梆板破坏图11无构造措施的楼梯倒塌图底层破坏严重图15出屋面楼梯破坏严重
512汶川大地震砖混结构震害调查及分析
