汶川地震中框架结构震害情况调查及分析

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汶川地震建筑震害分析及设计改进建议

汶川地震建筑震害分析及设计改进建议

汶川地震建筑震害分析及设计改进建议[引言]汶川大地震后,福建省设协结构与抗震专业委员会组织结构专家到成都、彭州(彭州市区、通济镇、白麓镇、小鱼洞)、都江堰、绵竹市、汉旺镇等地进行震害调查,涉及的结构型式有钢筋混凝土框架、框架-剪力墙、砌体、排架、钢结构等,为了认真总结震害经验教训,分析结构的破坏机理,提出设计的改进建议,对新建筑的设计有重要的指导意义。

一、汶川地震基本参数:根据地震部门提供的数据,这次地震的基本参数如下:震级M8.0,断层为龙门山断裂,震源深度14KM,断裂长度185KM(主震),烈度分布6~11度。

这次地震震害给人的总体感觉,随地形分布,西北高震害严重,东南底震害较轻。

二、典型震害及实景照片:图1都江堰都江之春楼盘有一幢纯框架结构的七层建筑,底层空旷,上部有隔墙,图2楼梯梯板拉裂的震害图3 水泥厂结构的震害图4 白鹿镇中学在地震断裂带两侧教学楼的震害图5 都江堰都江之春楼盘底层柱破坏图6 汉旺镇东方汽轮机厂,框架结构的办公楼隔墙震害图7 汉旺镇东方汽轮机厂单层厂房震害图7 小鱼洞大桥的震害三、结构概念设计问题:1、多道抗震防线:结构必须有多道抗震防线,这是抗震设计中非常重要的一个基本概念。

在这次汶川地震中也充分表现出来,有些建筑倒塌,而有些建筑不倒,下面从空旷建筑倒塌来看结构有多道抗震防线的必要性:这次震害学校教学楼较为严重,一般说来,钢筋混凝土框架结构的抗震性能要优于砌体结构,但这次震害表明空旷的学校(框架结构)教学楼倒塌(如映秀镇漩口中学教学楼,建于2007年3月),而附近的4层砌体结构办公楼,尽管破坏非常严重,但并没倒塌。

为什么在强震作用下,性能比较好的钢筋混凝土框架结构反而不如抗震性能相对较差的砖混结构?其主要原因就是纯框架结构只有一道防线,在大震时,一旦这道防线突破,结构就丧失了全部的承载力而倒塌;而砌体结构住宅和办公楼,由于小开间布置,纵、横墙体较多,按照规范设置构造柱和圈梁,其整体性和延性较好。

框架建筑砌体结构震害调查及原因浅析——以汶川震后漩口中学为例

框架建筑砌体结构震害调查及原因浅析——以汶川震后漩口中学为例
图 1 水平裂缝
2.2 框架结构约束下的砌体结构 源自 型交叉裂缝破坏这种破坏主要表现为肚墙出现 X 形贯穿性通透斜裂缝、砌 体结构外表装饰层大量脱落墙体裸露。X 型裂缝出现在整片 墙体,一般大面积出现,主要集中出现在门窗洞口和山墙以及 内部隔墙等位置,如图 2 所示。由于框架结构的受力特性,X 型裂缝一般对于房屋结构的稳定性影响不大,但在一定程度 上砌体结构的稳定性会有所破坏并且会影响室内外美观。
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建筑工程
框架建筑砌体结构震害调查及原因浅析
——以汶川震后漩口中学为例
张 敏 杨闳镳 熊正兴
六盘水师范学院
摘 要:漩口中学位于汶川地震中极震区映秀镇,系 2008 年地震遗址。本文主要对该校的框架建筑中的砌体结构震害展开 调查,粗略分析了砌体结构的倒塌形式,给出了影响框架建筑砌体结构倒塌形式的原因, 总结出框架建筑砌体结构在震中破坏的 几种表现形式。
2 漩口中学各种框架结构约束下的砌体结构破坏 形式及原因浅析 2.1 水平裂缝
框架结构中的填充墙水平裂缝较为常见,这种裂缝主要 产生于填充墙上下部位或者门窗过梁上下。如图 1 所示。一 般施工过程中,门窗洞口过梁与砌体结构之间主要采用水泥 砂浆作为灰缝连接,水泥砂浆的保水性较差,砌块的吸水性较 强,因此,砌筑时如果养护不到位,水泥砂浆往往得不到充分 的水化,最终导致砌体结构的抗剪强度降低,在地震力的水平 往复作用下,未经充分水化的水泥砂浆黏结力往往起不到很
(1)“下重上轻”,该校所属框架结构底层填充墙震害明显 比其他楼层严重,填充墙上斜裂缝、水平竖向裂缝和与框架梁 柱搭接处的无序裂缝同时出现;二层以上填充墙震害逐渐减 轻,顶层除女儿墙外裂缝最轻。
(2)端墙、窗间墙、无拉结半墙及门窗洞口边角部位的震 害相比而言更为严重,窗间墙的震害裂缝的宽度明显增大,是 一般墙体震害裂缝宽度的 2~3 倍。端墙及半墙因为无拉结措 施破坏严重,有部分坍塌。门窗洞口四角部位斜裂缝明显,裂 缝宽度呈斜向上 45 度方向由大减小。

多层框架结构填充墙震害分析——“5·12”汶川地震郫县某高校教学实验楼填充墙震害考察及分析

多层框架结构填充墙震害分析——“5·12”汶川地震郫县某高校教学实验楼填充墙震害考察及分析
析 了震 害发 生 的 可 能 原 因 ,从 设 计 和 施 工 两 方 面提 出 了 2倍 一 , 。门窗 3倍
洞边角部位一般出现延 伸 的斜裂缝 ,宽度 由边 角部位最 大
逐渐延伸减小。
层框架结构填充墙的抗 震加 强的若干 建议 措施 ,供 相关技 术人 员参考。
32 . 施 工 方 面
2 填 充墙震 害描述
2 1 填 充墙 局 部 破 坏 特 征 .
经震害调查 ,该教学 实验楼框 架梁 柱基本 完好 ,填 充 墙 的震害主要表现为出现不 同形式的荷载 裂缝 : ( )竖 向裂缝 ,填 充墙 与框架柱脱离分开 ( I 4 ; I 图 ~ ) ( )水平裂缝 ;一般沿灰缝错开 ( 5 ) 2 图 、6 ;
( ) 斜 裂 缝 ,此 种 裂 缝 的 出现 率 最 高 ( 7~1 ) 3 图 1 。斜 裂缝 出现 的 形 式 ,有 的 是 沿 灰 缝 出 现 ,即 灰 缝 错 开 , 而 空
填充墙 的砌筑质量 以及 与框架 梁柱之 问的 拉结 措施决 定 了本身的破坏程度 J 。 ( )墙体施工质 量差 ,砂浆强 度等级 过低 ,灰缝 不够 1 饱满。只有当砌块 的强度低 而砂浆 的强度 较高 ,砌体才 会 被拉断表面出现裂缝 。如 图 ( 2 3 1 、1 )所示 ; ( )填充墙 没有 钢筋 与框 架拉 结 ,或者拉结不 能满 足 2 地震 时的要求 。填 充墙 用空心 砖砌筑 ,由于空心砖 的竖孔 的影 响 ,拉结钢筋无法设置在上下两层砖 之间的砂浆 内。
心砖 未被拉 断 ,再 有就是横 穿过空 心砖 出现 ,即灰缝未 错 开而空心砖 出现破坏 ( 1 ) 图 2 ,或者 两种破 坏形式 同 时出
现 ( 1) 图 3;
( )螺旋状裂缝 ( 1 ) 4 图 4 ;

汶川地震中框架结构震害情况调查及分析

汶川地震中框架结构震害情况调查及分析

汶川地震中框架结构震害情况调查及分析耿栋合肥工业大学土木与水利工程学院,研2012级15班,2012110857摘要:本文结合5.12汶川大地震,介绍了钢筋混凝土框架结构在地震中的震害情况,从房屋整体垮塌、房屋整体严重歪斜、房屋部分楼层垮塌、房屋部分集中垮塌四个方面介绍了框架结构整体震害现象, 从框架柱、梁、填充墙等破坏介绍了框架结构构件震害现象。

并从结构平立面布置、结构体系和结构构件等方面初步分析了钢筋混土框架结构破坏的主要原因。

最后对如何加强框架结构的抗震构造措施提出了建议。

关键词:汶川地震;钢筋混凝土框架结构;震害情况;震害分析;抗震措施1.框架结构震害情况调查四川地震区中的多层和高层房屋建筑大多数采用钢筋混凝土结构,框架结构应用居多。

震害表明,多层和高层钢筋混凝土房屋具有足够的强度,良好的延性和较强的整体性,经过合理的抗震设计,采用此类结构是可以保证安全的。

此次调查的德阳、绵竹、什邡、都江堰等重灾区的框架结构和框架-剪力墙结构的主体结构震害较轻,未见主体结构整体坍塌。

但填充墙体和围护结构的震害比较严重。

特别是框架结构,填充墙体开裂严重。

通过增设构造梁、柱,加强维护墙体与主体结构的连接,可以有效减轻非结构构件的震害。

钢筋混凝土框架结构具有较好的抗震性能,在地震时遭受到的破坏比砌体结构的震害轻得多。

但如果设计不当、缺乏合理有效的抗震措施或施工质量不良,多层和高层钢筋混凝土框架结构建筑也会产生一定程度的震害,部分结构构件会发生严重的破坏。

其主要表现在以下几个方面。

1.1框架结构整体破坏1.1.1 房屋整体垮塌型填充墙普遍倒塌,房屋的柱子几乎全部折断或压断,因柱子破坏导致房屋整体倾倒,楼屋盖叠落在一起,房屋全都一塌到底,整栋房屋彻底倒塌。

下图所示为位于断层附近的北川县城曲山镇某钢筋混凝土框架结构的破坏形态就属于这种类型。

框架结构的柱子几乎全部折断,房屋整体失稳,几乎完全倒平。

1.1.2 房屋整体严重歪斜型填充墙普遍损毁,房屋部分底层或下层数层失稳倒塌,柱子毁坏,而顶层或上层严重破坏,顶层或上部楼层框架落下并有局部倒塌,呈整体倾斜状态。

汶川大地震震害特点与成因分析

汶川大地震震害特点与成因分析

汶川大地震震害特点与成因分析•相关推荐汶川大地震震害特点与成因分析汶川特大地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失,通过对地震特点研究发现,汶川地震地震能量巨大,震级大,烈度超强,震源深度较浅,破裂长度大,地震持续时间长,这是造成巨大损失的内因。

下面是小编收集整理的汶川大地震震害特点与成因分析,希望大家喜欢。

汶川大地震震害特点与成因分析篇11 引言2008年5月12日下午两点28分,四川汶川发生了M8.0级特大地震。

这次地震震级大,余震也很多,地表破裂十分严重,同时也带来了次生灾害,造成了巨大的经济损失和人员伤亡,是建国以来唐山大地震后的又一震害严重的特大地震。

我国处于西亚地中海和环太平洋的地震带交汇地区,是个受地震灾害比较严重的地区,然而我国对地震的研究起步比较晚,尤其是对房屋抗震研究也是十分缓慢。

而且对地震的研究主要是从理论和室内试验着手,但室内试验却很难模拟出现实的地震作用,再加上地震发生本身的复杂性,地震作用很难预测。

所以地震的作用机制及震害还很难准确确定。

因此对地震特点及震害分析就十分必要,这对我们研究地震作用机理,进行抗震设计有着十分重要的意义。

2 汶川地震特点根据房屋的破坏特征和实地研究,我们发现汶川地震具有以下特点:1、地震能量巨大、烈度超强。

8级地震释放的能量为7级地震的32倍,本次释放的地震波能量约为1023.7尔格,有专家称相当于当年上千颗二战时美国在广岛扔的原子弹的能量。

据有关资料介绍,在汶川卧龙获取的峰值加速度记录达0.9g(地震烈度10度强),在江油获取的峰值加速度记录达0.7g(地震烈度接近10度)。

此次地震所产生的峰值加速度大于0.4g(地震烈度9度)的区域尺度达到350公里,震中烈度高达到11度。

2、震源深度浅、破裂长度大。

汶川地震震源发生在地表以下19千米处,所产生的地面运动十分剧烈,地震破裂面从震中汶川开始向北偏东49度方向传播,破裂长度达240千米。

3、发震方式特殊、震动持续时间长。

汶川地震建筑震害调查分析

汶川地震建筑震害调查分析

汶川地震建筑震害调查分析发言者:叶列平前面听了那么多精采的报告,下面我就这次汶川地震中的框架结构中的很多问题做一些探讨。

这个图片是一个小学,这个是有外廊的,有构造柱的,这种新的抗震规范设计的楼多了一个抗震的层次,性能就比较好。

所以对于未考虑设防的砌体结构,基本都是唐山地震的重复,按照89规范以后设计的,采取圈梁和构造柱措施的砌体结构,大多震害比较轻,很少发生脆性破坏而倒塌,因此砌体结构主要是如何落实抗震规范执行的问题,特别是落实圈梁和构造柱抗震措施,需要进一步研究的工作可能并不多。

主要是落实的问题,设计、施工、执行规范的力度问题。

框架结构的震害问题很多,前面有很多的介绍,最主要的问题是填充墙破坏严重,未实现强柱弱梁。

框架结构的震害大概有这么几个问题,一个是维护墙和填充墙的严重开裂和破坏,填充墙造成短柱剪切破坏,柱剪切破坏,梁柱节点破坏等等。

这是填充墙破坏的照片,不多说了,会造成一定的人员伤亡,造成恐惧的心理,修复工作量很大,费用很高,规范对可修没有明确定义,这是错层造成短柱剪切破坏的照片,其实只要预留缝就可以解决这样的问题,对于这样没有办法避免的短柱,可以采用连续箍筋约束混凝土的办法增强,这个是连续箍筋约束混凝土的柱子,这个是一根钢筋,施工其实也很方便,这是非常好的一个已经成熟的技术,但是在我们国家一直推广不开,不知道什么原因,钢的外套管的柱子的问题,概念很简单,这是箍筋约束混凝土,可以防止外面的保护层脱落,可以很容易的提供有效的约束,并且还可以作为模板用,这个钢的外套和钢板混凝土概念不一样,只是在柱身这一段里面有一个钢的外套管,这个延性很好,可以防止短柱的剪切破坏。

相关的研究还不是很多。

这是柱的各种各样的剪切破坏的情况,这个照片也是一个有代表性的,箍筋不少,但是都放在了底下,这个是偷工不减料,这是施工管理的问题。

强剪弱弯的问题,即使柱端先发生弯曲破坏形成塑性铰,巨大的轴压易使混凝土压溃,严重削弱柱端抗剪能力。

框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析

框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析一、本文概述本文旨在深入研究框架结构在地震中的抗倒塌能力,特别是在汶川地震极震区的实际震害案例分析基础上,探讨框架结构的抗震性能和失效机制。

汶川地震是中国历史上一次具有极大破坏性的地震,其极震区的震害情况尤为严重,为我们提供了宝贵的震害数据和实际案例。

本文通过分析这些案例,旨在提升对框架结构抗震性能的理解,为未来的抗震设计和防灾减灾提供科学依据。

文章首先将对框架结构的基本特性和抗震设计原理进行概述,为后续的分析和讨论提供理论基础。

随后,将详细介绍汶川地震极震区的几个典型框架结构震害案例,包括震害现象、破坏程度和影响因素等。

通过对这些案例的深入分析,我们将揭示框架结构在地震中的倒塌机制和薄弱环节,探讨现有抗震设计方法的优点和不足。

在此基础上,文章将进一步研究提高框架结构抗地震倒塌能力的有效措施和方法。

结合震害案例的分析结果,我们将探讨如何优化框架结构的抗震设计,提高结构的延性、耗能能力和整体稳定性。

还将关注新型抗震材料和技术的应用,以期在未来抗震设计和防灾减灾工作中取得更好的效果。

本文将对研究成果进行总结,并提出对未来研究方向的展望。

通过本文的研究,我们期望能够为提升我国框架结构抗震性能提供有益的建议和参考,为保障人民群众生命财产安全做出积极贡献。

二、框架结构的抗地震倒塌能力分析框架结构作为一种常见的建筑结构形式,其抗地震倒塌能力一直是工程界和学术界研究的重点。

在汶川地震极震区的震害案例分析中,我们可以发现,框架结构的抗地震倒塌能力受到多种因素的影响,包括结构设计、材料性能、施工质量、地震动特性等。

从结构设计的角度来看,合理的抗震设计是提高框架结构抗地震倒塌能力的关键。

在汶川地震中,一些遵循了现行抗震设计规范的框架结构表现出了较好的抗震性能,能够在地震中保持结构的整体性和稳定性。

然而,也有一些框架结构由于设计上的不足,如结构布置不合理、节点连接不牢固等,导致在地震中出现了严重的破坏甚至倒塌。

汶川地震震害调查及对建筑结构安全的反思

汶川地震震害调查及对建筑结构安全的反思汶川地震是2008年中国四川省汶川县发生的一次毁灭性地震,给该地区造成了巨大的人员伤亡和财产损失。

这次地震对于建筑结构安全提出了重要的反思和教训。

1.结构抗震能力不足:汶川地震暴露了许多建筑结构抗震能力的不足。

许多房屋和公共建筑没有设计和建造符合地震安全标准的结构,无法承受地震引发的巨大震力。

2.建筑质量问题:地震发生后,一些建筑物出现严重破坏并坍塌,暴露出建筑质量问题。

其中包括建筑材料的使用、施工工艺的控制以及质量监督的不健全等。

3.地理环境和规划问题:地震震害的调查也揭示了地理环境和城市规划等因素对建筑结构安全的影响。

一些地理条件,如地震活动带、土壤类型等,应纳入设计和规划的考虑,以提高建筑物的抗震能力。

4.建筑文化和技术水平:一些地方的建筑文化和技术水平对地震的准备和应对能力不足。

在地震前,很多人对地震的认识和准备不够充分,缺乏应急预案和逃生意识。

汶川地震震害调查的结果引起了重大反思和改进措施,对提高建筑结构安全产生了积极影响:1.加强抗震设计和规范:根据地震调查结果,加强建筑结构抗震设计和建设规范的制定,确保建筑物能够在地震中保持稳定,确保人员的生命安全。

2.建设抗震设施:加强对公共建筑、重点基础设施等的抗震设施建设,提高它们的抗震能力和灾害应对能力。

3.加强质量监督和施工管理:加强对建筑材料和施工工艺的质量监督,提高建筑质量水平。

加强施工管理,确保施工符合相关规定和标准。

4.提高地震科普和教育:加强地震科普和教育,提高公众对地震的认知和应对能力,培养逃生和自救的意识。

汶川地震震害调查为中国的建筑结构安全提供了重要经验教训,促使政府、建筑行业以及公众更加重视地震安全,加强建筑抗震能力的提升和灾害应对能力的加强。

汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策_薛彦涛

[文章编号] 1002-8412(2009)05-0093-08汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策薛彦涛,黄世敏,姚秋来,葛学礼,曾德民,尹保江,荣维生,于 文(中国建筑科学研究院抗震所,北京100013)[摘 要] 汶川大地震造成了部分钢筋混土框架结构的严重破坏和倒塌,震害包括结构的整体倒塌、部分倒塌、薄弱层倒塌、底层柱的柱顶和柱底的弯曲破坏、短柱的剪切破坏、框架梁端的弯曲破坏等等;此外原先抗震设计时不被注意的楼梯出现受拉破坏,有的甚至被拉断;填充墙是框架结构破坏严重的非结构构件。

框架结构这些震害产生的原因多种多样,如实际地震影响烈度大大超过设计设防烈度、建筑的施工质量问题、设计不合理(刚度突变,强梁弱柱),等等。

在对倒塌破坏的框架的震害进行深入分析后,本文提出了解决框架结构抗倒塌的方法:加强柱的抗震设计、适当布置抗震墙、采用隔震或消能减震技术。

楼梯设计时应考虑地震下楼梯受力情况,采用刚性连接时,要求计算出楼梯地震效应,并进行配筋;楼梯一端与结构采用滑动连接时,可消除楼梯地震作用下的内力,设计时可不考虑地震影响;加强结构填充墙抗震性能,确保罕遇地震下不致倒塌伤人。

[关键词] 汶川地震;框架结构;震害;破坏倒塌;强柱弱梁[中图分类号] P315.9 [文献标识码] ASeismic Damage and Design Concept from the Buildings of RC Frame Structure in WenchuanEarthquakeXue Yan -tao ,Huang Shi -min ,Yao Qiu -lai ,G e Xue -li ,Zeng De -min ,Yin Bao -jiang ,Rong W ei -sheng ,Yu We n(China Academy of Building Res earch ,Beijing 100013,China )A bstract :Wenchuan 5.12earthquake caused severely damage in RC frame .In this paper ,many kinds of damage on RC frame structure are introduced ,such as the integral structure collapse ,soft story collapse ,bending damage at the bottom and or the top of columns ,shear failure in short column ,etc .The stairs without seis mic design appear pulling damage and s ome of them are even pulled down .Filling walls are also badly damaged .The causes of the damage in RC Frame under earthquake are that earthquake intens ity ,the construction quality ,the unreasonable design such as the mutation in vertical stiffness and the strong beam and the soft colu mn ,etc .After a thorough anal y s is ,the anti collapse methods of RC frame structure are proposed :strengthening the aseismic ability of the column in design ,adding shear walls in RC frame and using base isolation or energy dissipation technology .Earthquake should be considered in stair design if stairs connect with the structure directly ,but if setting slid ing link bet ween stair and structure ,the effect of earthquake could be neglected .Strengthening the anti -earthquake performance of filling wall could ens ure no collapse happening during severe earthquake .Keywords :Wenchuan 5.12earthquake ;RC frame structure ;Seis mic damage and collapse[收稿日期] 2009-02-121 引言2008年5月12日四川省汶川县发生的里氏8级特大地震,震中位于四川省映秀镇。

汶川5.12地震框架-剪力墙结构震害调查与反思

[文章编号] 100228412(2008)0420037204汶川5112地震框架-剪力墙结构震害调查与反思尹保江,黄世敏,薛彦涛,葛学礼,曾德民,荣维生,姚秋来,于 文,申世元(中国建筑科学研究院工程抗震研究所,北京100013)[摘 要] 汶川5112地震发生后,受建设部委派,作者迅速赶往重灾区都江堰市进行震害调查。

对框架-剪力墙结构的震害情况进行了专门调查,与框架结构的震害进行了对比。

框架-剪力墙结构的抗震性能明显优于框架结构;楼梯应考虑参与主体结构抗震作用。

[关键词] 汶川地震;框架2剪力墙结构;震害调查[中图分类号] P31519;T U973+116 [文献标识码] AS eismic Dama ge I nvestig a tion and Thinking on the Da mage Buildings o f Fra me 2shear Wall S tructure in Wenchuan 5112Earthqua keY in Bao 2jiang ,Huang Shi 2m i n ,Xue Y an 2tao ,Ge Xue 2li ,Zeng De 2min ,Rong W ei 2sheng ,Y ao Qiu 2lai ,Y u W en ,Shen Shi 2yuan (Ch ina Academy o f Build ing Research ,Beijing 100013,Ch ina )Abstract :Wenchuan 5112E arthqu ake has made serious damag e to th e bu ildings.Auth ors are s ended by M inistry of H ousing and U rban 2Rural Devel opmen t o f the P.R.China ,an inves tigation on the seismic damage o f build ings in Dujiang yan C ity ,and s pecial inv estig ation are made on the damage condition and characteristic o f frame 2shear wall buildings.S ome sug gestions are propos ed in this paper.K eywo r ds :Wen chuan earthquake ;frame 2shear wall s tructure ;seismic damag e inv estig ation[收稿日期] 221 前言2008年5月12日14时28分,四川汶川发生里氏810级地震,造成近10万人遇难与失踪,数百万灾民急需救助。

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汶川地震中框架结构震害情况调查及分析
耿栋
合肥工业大学土木与水利工程学院,研2012级15班,2012110857
摘要:本文结合5.12汶川大地震,介绍了钢筋混凝土框架结构在地震中的震害情况,从房屋整体垮塌、房屋整体严重歪斜、房屋部分楼层垮塌、房屋部分集中垮塌四个方面介绍了框架结构整体震害现象, 从框架柱、梁、填充墙等破坏介绍了框架结构构件震害现象。

并从结构平立面布置、结构体系和结构构件等方面初步分析了钢筋混土框架结构破坏的主要原因。

最后对如何加强框架结构的抗震构造措施提出了建议。

关键词:汶川地震;钢筋混凝土框架结构;震害情况;震害分析;抗震措施
1.框架结构震害情况调查
四川地震区中的多层和高层房屋建筑大多数采用钢筋混凝土结构,框架结构应用居多。

震害表明,多层和高层钢筋混凝土房屋具有足够的强度,良好的延性和较强的整体性,经过合理的抗震设计,采用此类结构是可以保证安全的。

此次调查的德阳、绵竹、什邡、都江堰等重灾区的框架结构和框架-剪力墙结构的主体结构震害较轻,未见主体结构整体坍塌。

但填充墙体和围护结构的震害比较严重。

特别是框架结构,填充墙体开裂严重。

通过增设构造梁、柱,加强维护墙体与主体结构的连接,可以有效减轻非结构构件的震害。

钢筋混凝土框架结构具有较好的抗震性能,在地震时遭受到的破坏比砌体结构的震害轻得多。

但如果设计不当、缺乏合理有效的抗震措施或施工质量不良,多层和高层钢筋混凝土框架结构建筑也会产生一定程度的震害,部分结构构件会发生严重的破坏。

其主要表现在以下几个方面。

1.1框架结构整体破坏
1.1.1 房屋整体垮塌型
填充墙普遍倒塌,房屋的柱子几乎全部折断或压断,因柱子破坏导致房屋整体倾倒,楼屋盖叠落在一起,房屋全都一塌到底,整栋房屋彻底倒塌。

下图所示为位于断层附近的北川县城曲山镇某钢筋混凝土框架结构的破坏形态就属于这种类型。

框架结构的柱子几乎全部折断,房屋整体失稳,几乎完全倒平。

1.1.2 房屋整体严重歪斜型
填充墙普遍损毁,房屋部分底层或下层数层失稳倒塌,柱子毁坏,而顶层或上层严重破坏,顶层或上部楼层框架落下并有局部倒塌,呈整体倾斜状态。

如图所示,位于断层附近的北川县城曲山镇新城区某一框架房屋,可以看到底部框架变形集中,整栋房屋残留有大变形的痕迹,柱子首先破坏而失去承重能力,部分底层完全倒塌,造成房屋整体严重倾斜。

1.1.3 房屋部分楼层垮塌型
有的房屋一端或两端倒塌,中间尚存。

有的两端尚存,有的中间倒塌。

房屋某层或某几层填充墙坍塌,柱子严重破坏,丧失承载能力,因这些层的柱子破坏导致上楼层整体同步塌落。

如图所示,北川县一中原本是5层教学楼,地震时底层和第2层完全垮塌,上部3层下座。

1.1.4 房屋部分集中垮塌型
房屋部分垮塌,部分虽坏而未倒。

填充墙出现贯通的水平或垂直裂缝,斜向或交叉裂缝,严重者断裂和倒塌,框架柱上下端普遍断裂,局部框架梁碎裂,楼板及楼梯平台断裂,楼梯
间墙体断裂局部倒塌。

出现楼层柱铰机构,形成层间侧移机构。

如图所示的绵竹市汉旺镇东气厂技校教学楼,就属于房屋部分集中垮塌型。

这类框架房屋整体设计上存在着较大的不均匀性,造成平面或楼层的局部薄弱环节,不能发挥结构整体抗震能力。

1.2框架结构构件破坏
1.2.1 框架柱的破坏
框架柱在地震时的破坏有不同的情形。

一般框架长柱的破坏发生在柱上下两端,特别是柱顶。

其表现形式是,在弯矩、剪力、轴力的复合作用下柱顶周围有水平裂缝或交叉斜裂缝,严重者会发生混疑土压溃,箍筋拉断或崩开,纵筋压屈外鼓呈灯笼状。

框架结构中设有错层、夹层、嵌砌于柱之间窗台墙或支于框架柱的楼梯平台梁时,就会形成短柱。

短柱由于刚度较大,分担的地震剪力大,而剪跨比又小,容易在柱子全高范围内产生斜裂缝或交叉裂缝,导致脆性剪切破坏。

1.2.2 框架梁的震害
框架梁的破坏一般发生在梁端。

在竖向荷载与地震作用下,梁端承受反复荷载作用的剪力与弯矩,出现垂直裂缝、交叉斜裂缝。

当抗剪钢筋配置不足时发生脆性剪切破坏;当抗弯钢筋配置不足时发生弯曲破坏。

另外,当梁主筋在节点内锚固不足时发生锚固失效破坏。

1.2.3 框架梁柱节点的震害
在反复荷载作用下,节点核心区混凝土处于剪压复合应力状态。

当节点配筋偏少或构造不当时,会出现交叉裂缝,导致剪切破坏,严重时节点混凝土剪碎剥落,柱纵筋压屈外鼓。

节点区箍筋过少,或者混凝土浇筑质量不足,都会加重节点区的破坏。

1.2.4 填充墙的的震害
框架中常以砖砌体作为填充墙,起着分隔和围护作用,框架中的砌体填充墙与框架共同工作,使结构在水平地震作用下早期刚度大大增加,吸收较大的地震能量。

而填充墙本身的抗剪强度低,在地震作用下很快出现裂缝,若墙体与梁柱无可靠连接,还会导致墙体外闪倒塌,威胁人身安全。

2.框架结构震害情况分析
2.1 结构平立面布置的缺陷导致破坏
我国建筑抗震设计规范对建筑体型均匀规整性有明确要求,汶川地震的震害现象又一次说明了体型均匀规整的重要性。

不规则建筑震害明显重,如什邡市宏达集团民主生产基地办公楼,结构整体平面布置呈折线型,地震中底层柱子几乎全部严重破坏,如左下图所示,角柱震害明显重于内柱,柱子承受了较大的扭转作用。

与之形成鲜明对比的是其附近的一幢体型规则的建筑基本保持完好。

都江堰市虹口乡高原新村附近的一不均匀框架结构,柱子平面布置混乱且有大量异形柱,结构侧向刚度分布不均匀甚至在有些部位出现突变。

在地震中这一结构遭受严重破坏,柱端混凝土压碎脱落,钢筋外露屈服,柱中剪切破坏及楼板大幅度侧移,其震害与结构平面布置不均密切相关。

垂向不规则的结构震害也明显加重,当结构沿竖向的质量或刚度有突变,形成薄弱层,产生较大塑性变形,发生破坏,甚至倒塌。

如图美国橄榄景医院主楼,1~2层为框架,2层
有较多的砖填充墙,3层以上为框架—抗震墙,上刚下柔,刚度相差悬殊,在地震中遭受较严重破坏。

除此之外,当建筑平面部分呈圆形或有突出部分时,受力比较复杂,容易造成局部应力集中。

在汶川地震中底层单跨大开间,上部结构重,属于典型的鸡腿建筑,缺少多道抗震防线,遭到了严重破坏。

另外,有些错层框架,没有明确的传力途径,错层也易形成短柱效应,有些填充墙的不合理开洞形成短柱,加重震害。

2.2 结构体系和构件方面的问题
在汶川地震中钢筋混凝土框架结构的整体倒塌、倾斜、整层压扁等整体破坏几乎均由柱的破坏引起,也就是所谓的强梁弱柱破坏模式,而未实现强柱弱梁的抗震要求。

柱子截面小,材料强度低,层刚度弱,实际轴压比超限,往往容易形成薄弱层,在大的地震动作用下容易形成塑性柱机构,结构容易发生整体倾斜或倒塌。

梁与现浇的刚性楼板共同工作,其刚度大大增加,同时楼板钢筋作用增加梁端负向抗弯能力,强柱弱梁设计理念难以实现,出现强梁弱柱,箍筋间距过大,柱两端及梁柱节点核心区加密不足,甚至未加密,箍筋对混凝土和纵筋的约束力差,致使混凝土压碎,纵筋压屈或剪弯,框架柱出现多种破坏形态。

汶川地震中也有不少框架结构的主体结构震害较轻,但填充墙破坏严重。

这可能是其没能与主体结构有可靠的拉接,或者连接部位没有采取必要的加强措施有关,比如缺少拉接筋或是拉接筋长度不够或拉接筋的间距过大等。

3.结束语
汶川地震灾难主要源自房屋和工程结构的破坏和倒塌,防止房屋和工程结构倒塌是减少人员伤亡和经济损失的主要途径。

一方面,应明确地震设防的目标是防止倒塌,防止结构破坏后丧失整体稳定性,以保障人员安全。

另一方面,应切实将抗震设防贯穿与规划、工程选址、工程设计、工程施工、质量监管和竣工验收、工程维护等全过程。

地震也暴露了施工质量和施工方法的一些严重弊端及缺陷,如框架节点箍筋设置存在严重缺陷,箍筋间距过大和
箍筋过细,不少混凝土骨料基本都是大直径卵石等,导致混凝土强度无法保证,在往复荷载作用下强度和变形能力更差,后果严重,教训深刻。

所以应制定相应的法律法规,加大房屋及工程质量监管力度,确保其抗展能力。

参考文献:
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