汶川地震中房屋建筑震害特征及抗震设计思考

竹市 区 ,有很多砌体结构房屋震后基本完好 ,表现 出
很好 的抗震性能 。即使离地震断裂带很近的一些砌
体结构房屋 ,在坟川地震 中也基本没受任何损伤 。图
是 位 于都 江 堰市 虹 口镇 高 原 村 的一栋 民房 ,调查
表 明 ,虽 然离该 民房水平距离不到
处有一竖 向
错 动超过 的断层 ,但是其几乎没受 到任何 影响 。
学楼 ,不 仅实现 了大震不倒 ,其 中一栋还实现 了大震 不坏川 。调查表 明 ,这些表现好 的建筑物一般 由正规 单位设计和施工 。
鉴 于我 国 目前 的整体经 济水 平 ,砌 体 结构 仍 是 我 国应用最 为广泛 的结构 型式之一 。笔者认 为 ,简单 地认 定砌 体结构抗 震性 能差 、不 能采 用预制 空 心板 的观点 均具有一定 的武断性 。相 比于 内部空 旷 的框 架结构 ,砌体结构 的刚度大 ,在 同样 地震作用下 产生 的侧移小 ,此外 ,砌 体结构 中的构造柱和圈梁增 强 了 砌 体结构 的整体性 ,提高 了墙 体 的承载 能力 和 整个
介绍 了地震灾 区常见 的几种结构 的主要破坏特征和
由此 引发 的抗震设计 思考 ,试 图 为结 构抗震 设计 规
范 的修订提 出一些建议 。
砌 体 结 构 在 我 国广 泛 应 用 于 住 宅 、办 公 楼 、学 校 、医院等建筑工程 中 。由于砌体结构材料具有 明显 的脆性性质 ,其抗拉 、抗弯 、抗剪强度均很低 ,以往 的 震 害表 明 ,相 比钢筋混凝 土结构 或钢结构房屋 ,砌体 结构房屋 的抗震能力较差 。此 次地震 区有数量众 多 的单层 和 多层砌 体结构 房屋 ,因建 造年代 和建设 条 件不 同 ,建筑物震 害情况呈现较大的差异性 。
耗散地震能量 ,从而保护了主体框架 。从填充墙 的破 完全底框砌体结构相 比 ,局部底框砌体结构表现 出
坏形 态 可 以分析其 在地震过 程 中所起 的作用 ,有助 更差 的抗震性能 。因此 ,在地震 区尤其是设防烈度较
于人 们认识 填充墙 和框架结构相互作用 的机理 。
高 的地 区 ,应 慎用该类 结构 。
采用预制空心板 ,板之间的连接构造不能满 足有关 规 范 的要求
现 ,分 析结 构破 坏 的原 因 ,汲 取 成 功 的经 验 ,对 于提 高砌 体结构抗震设计和施工水 平具有重 要的意义 。
没有根据 现行《砌体结构设计 规范 户 〕要求 设 置构 造柱 和圈梁
砌筑砂浆强度过低 ,砌筑质量存在一定 的问 题
钢筋 混凝土框 架结构震 害分析
钢筋混凝土框 架也是此次地震灾 区采用较多的
未经正规单位设计 、施工 ,系业主 自行 建造 。 在极震 区映秀镇 ,建筑倒塌情况非常严重 ,其 中
包括许 多多层钢筋 混凝 土框架结构 ,但是一部分 多 层砌体结构却实现 了大震不倒 。图 为映秀镇漩 口
中学 的教师住 宅楼震后情形 ,调查发 现 ,该 中学 的几
充墙 的竖 向布置无量化 的规定 ,导致结构设计人员 框架 中合理地布置填充墙 ,结构设计 时合理地考虑
无章可循 。即使在汉力地震后的建筑抗震设计规范 填充墙 的影 响 ,是确保框架结构 获得 良好 的抗震性
局部修订版 中 ,也仅提出了如下要求 “框架结构 的 能 的基本途径 。
围护墙 和隔墙 ,应考虑其设置对结构抗震 的不利影
值 得 注 意 的是 ,汉川地震 中严 重 破坏 甚 至倒 塌
收稿 日期
一 一 修 回 日期
一一
基金项 目 国家 自然科学基 金重点项 目
。 、特别项 目
。。、和面上项 目
展规划 作者简介 李碧雄
项目
,
资助
仆 ,女 副教授 ,博 士研究生 。主要从 事结 构工 程抗震 研究 。
、国家重点基础研究 发
位于断裂带两侧 的彭州市 白鹿镇 中心学校 的两栋教
一种建筑结构形式 。值得注意的是 ,以往普遍认为相 比于砌体结构 ,该种结构能获得较好 的抗震 性能 ,但 这次地震 。李碧雄等在文献 「 中对钢筋混 凝 土框架结 构 的震 害情况进行 了详 细 的介 绍 和分 析 ,可概括为以下几种
底层形成薄弱层 出于对建筑物使用功能
的考 虑 ,如 上部 为住 宅 、下部 为商业 用 房或 车库 ,相
对 上 部 其 他 层 ,底 层 填 充 墙 较 少 ,甚 至 于没 有 填 充
墙 ,导致 层 间侧移刚度相差较大 ,地震作用下建筑物
的侧移集 中在底层 ,使之成为薄弱层 。这种 由于竖 向
刚度 不连续造成侧 移 集 中在底 层 的情 况 ,在汉川 地
传统砌体结构采用 墙甚至于 墙 承重 ,屋面 采用硬 山搁擦 、擦条上直接铺瓦的结构形式 ,无钢筋 混凝 土构造柱和圈梁 。近 十年来 的居 民 自建建筑 中 , 使用 广泛 的砌体结构形 式是 无构造柱 ,但设置 了圈 梁 ,一 般 设 在 屋 盖 下 方 和 基 础 上 方 ,采 用 预 制 空 心 板 ,板之 间无 连接 。上述结构形式均 不满 足现行《建 筑 抗 震 设计规 范 户 〕的相关 要 求 ,因此 ,地 震 中该 类 结构受损严重或完全倒塌 ,如 图 所示 。图 为什 郁莹华 的某小学教学楼 ,图 为位 于彭州 白鹿镇 的二 层 民居 ,均 采 用 传 统 砌 体 结 构 ,地 震 中完 全 倒 塌 。图 为位 于绵竹汉 旺镇 的多层住宅楼 ,虽设 有 圈梁 ,但无钢筋混凝 土构造柱 ,地震 中严 重破坏 。
第期
李碧雄等 汉川地震 中房屋建筑震害特征及抗震设计思考
的建筑物 中 ,最多的结构型式是砌体结构 。图 为都 江堰市一栋严重受损 的 层 砌体结构住 宅建 筑 ,调 查发现 ,该栋建筑物没有按要求设置构造柱和圈梁 。 这类严重受损或倒塌 的结构大都具有 以下几个特点 或其 中之一
墙体厚度太薄 ,很多农村 民房采用 墙 ,或 者采用空斗墙
建筑物 的变形能力 ,而小震作用下抗震验算没有计 入其所做 的贡献 ,因此 ,在设计 合理 、施工质量得 到 保证 的情况下 ,砌体结构完全有可能获得 良好 的抗 震性能 ,实现大震不倒 的 目标 。从此次汉川地震 中砌 体结构 的表现和砌体结构本 身 的特点可看 出 ,单 纯 地 用延性 系数 的大小来衡 量结 构抗 震 能力具有 一定 的局限性 。认真总结坟川地震 中砌体结构的各种表
响 ,避免不合理设 置而导致 主体结构 的破坏 。”虽然 作 为新增 的强制性条 文列人规范 ,但设计 人员在执 行过程 中仍存在很大的主观性 。因此 ,深人研究不 同
底框或部分底框砌体结构房屋震害 分析
填充墙 布置情况下填充墙对框架结构抗震性能 的影
底框或部分底框砌体结构房屋是我 国城镇建设
响 ,以期 提 出对填充墙 布置 的量化规定 ,具有重要 的 中应用较 多 的一种结构形式 。该 种类 型结构利用钢
等地震 多发 国家 的经验 表 明 ,虽然 目前 不 能准 确 预
报地震 ,但是通过对建筑物进 行合理 的设计和施工 ,
能最 大程度地减 轻地震带来 的损失 。我 国随着整体
经济实力 的增强 ,将越来越重视建筑 物 的抗震设 防 ,
而历次地震 中各类建筑物 的表现则是制定结构抗震
设计标准的重要参考依据 。本文基于大量现场勘查 ,
栋砌 体 结构 教师住 宅楼 和学 生宿 舍楼 均发生严 重 破
损 ,但屹立未倒 。这些砌体结构均按现行规范的要求 设置 了构造柱和圈梁 。与图 相邻 的另一栋新建 层
砌体结构住 宅震后基本完好 ,其客厅 等大空间采用
现浇楼 、屋盖 ,基本按现行规范要求设置 了构造柱和 圈梁 。
在受地震影 响严重 的都江堰市区 、什郁市 区 、绵
关键词 演川地震 房屋建筑 结构破坏 抗震设计
中 图分 类 号
文献标识码
文章编号
一
一一
弓言
砌体 结构 震 害分 析
年 月 日下 午 点 分 , 四川 坟 川
,
发 生里 氏 级 特 大 地震 ,此 次
地震 是新 中国成立 以来破坏力最强 、波及范 围最广 、
救援难 度最 大 的地 震 ,给震 中和 地震 波 及 区带 来 了
极 大 的损失 。汉川地震灾 区房屋结构 主要 为钢筋混
凝 土框架结构 、砌 体 结 构 和底 框 或局 部底 框砌 体 结
构 ,不 同的结构 型式 所 表现 的抗震性 能 具 有 丰 富 的
多样性 。此次地震 中各类建筑物的表现极大地丰富
了人类对建筑物抗震性 能 的认识 。
地震 预报 目前仍是 一个世界性难题 ,日本 、美 国
工程价值 。
筋混凝 土梁柱 和砌 体墙混合 承重 ,由于两种结构材
填 充墙 破 坏 框架 结构 中填 充墙 的破坏 非 料力学性质不 同 ,地震作用下 ,该种混合结构受力性
常普遍 ,即使在地震烈度较低 的成都市区 ,也有一部 能复杂 。此次地震 灾 区底框或局 部底框框架砌体结
分 建筑 物 的填 充墙 和梁 柱界 面上 出现 明显 的裂 缝 。 构房屋数量较多 ,结构 布置形式多样 ,破坏程度 和破
、出现 明显 的斜裂缝 图
和
部分压碎或坍塌 图
。调研发现 ,用空心砌块砌
所示 ②过 渡层严 重破 损 或完 全压 溃 ,如 图
和图 所示 ③建筑物部分或整体坍塌 ,如
图
所示 。
体作 为框架结构填充墙 时 ,填充墙 的 自身破坏相 比
汉川地震建筑震 害表 明 ,底层框架或局部底层
于实心砖砌体更 为严重 ,此 时填充墙 的破坏 有助 于 框架砌体结构相 比于其 他结构形式破坏更严重 ,与
第 卷第 期 年月
防灾减灾工程学报
泣川地震 中房屋建筑震害特征及抗震设计思考
李碧雄‘ , 谢和平 , 邓建辉 , 何 昌荣 , 王 哲
四川大学建筑 与环境学 院 , 成都