汶川地震建筑震害分析
汶川地震中工业建筑震害及分析

汶川地震中工业建筑震害及分析张瀑 鲁兆红(四川省建筑科学研究院,成都610081)提要 汶川地震造成了大量工业建筑的损坏,本文结合对一些典型项目的损毁情况,分析了破坏的原因,并提出了今后高烈度区设计与施工的建议。
关键词 地震 工业厂房一、 概述在汶川地震中,有大量的工业建筑在地震中受到损毁,尤其在高烈度区单层排架及网架结构都出现了较严重的破坏,本文结合单层排架结构及网架的震损现象的调查,对震损产生的原因进行分析,对今后的设计与施工提出了建议。
二、 网架震害(一)项目基本情况及损伤本项目为两层钢筋混凝土结构,底层为现浇混凝土框架,二层为混凝土柱及连梁,屋面为网架结构,为了防水的要求,屋面采用压型钢板配筋并浇注80mm 厚混凝土。
二层结构基本柱网为28m ×12m ,结构总高度20 m ,二层柱高为12 m ,结构总长度156m ,由伸缩缝将结构分为两部分,屋面网架亦由两部分组成,平面简图见图1。
在7~8轴线间,由于工艺的需要,取消了整个开间的楼板及8轴线的梁,建筑物两端设置山墙。
图1平面简图地震中,1~8轴线的网架部分整体坍塌,见图2;8`~14轴线网架部分有个别边缘斜杆出现压曲现象,见图3,并有个别支座螺栓被剪断;在8~8`之间的吊车轨道连接处出现明显错位,达52mm 。
两端山墙在地震中未受到损坏。
图2 垮塌现场 图3 斜杆压曲(二)破坏原因分析在本项目中,相同设计与施工的两部分网架在地震中损毁完全不同,其主要原因归结为:1垮塌区由于7~8轴线的开洞及取消8轴线梁削弱了结构局部刚度,而端山墙实际上加大了1轴线侧的刚度,加剧了1~8轴线的刚度不均匀,使得8轴线柱的顶点位移加大,使得该部位附近的网架支座受力较大,发生支座螺栓被剪断或拔出;2本项目由于采用的是重型屋盖体系,当个别支座出现破坏后使得网架整体受力发生较大变化,使屋面局部倒塌演变为屋面网架的整体坍塌。
3网架结构设计并未纳入结构整体分析中,导致对地震作用下网架的支座受力估计不足,支座螺栓连接不能满足要求。
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。
汶川地震后建筑物震害分析及加固技术综述

汶川地震后建筑物震害分析及加固技术综述汶川地震是中国历史上一次极其严重的自然灾害,震中地带的大量人员和财产都遭受到了巨大的损失。
其中,由于地震造成的建筑物震害和倒塌,给灾区的重建工作带来了很大的挑战。
本文将就汶川地震后建筑物震害分析及加固技术作一个综述。
一、地震造成的建筑物震害地震的力量是非常强大的,往往可以对各类建筑物造成不同程度的震害。
在汶川地震中,很多建筑物都遭遇了不同程度的震害,比如一些小公寓楼可能会出现外墙裂痕,楼板变形和屋顶掀起等现象;而一些高层建筑,则可能会因为地震而倾斜甚至是部分倒塌,给建筑物及周边环境造成很大风险。
二、建筑物加固技术为了避免在地震或其它灾害下建筑物的倒塌,许多工程师们都会采用不同的方法来加固建筑物。
一种常见的方法是墙体加固,就是在经过地震波测试后,经过色差分析后来选择贵重的岩石或水泥加固墙体,用尽最大努力使建筑物的承受力更强。
另外一种方法是带钢加固,这种方式主要是通过钢板,带或筋来将建筑物的房间或墙壁牢固结合起来,以更有效地分散地震作用力,通过带钢的力量来保证建筑物在地震期间不会倒下来。
最后,混凝土加固技术也是比较常见的一种加固方法。
方法主要包括混凝土压砂和钢筋混凝土加固天花板等。
这种方法用于创造比普通墙体重10倍的混凝土保护建筑物,将建筑物上方的重量向下分散。
因此,即使在地震或其它灾害情况下,建筑物也可以坚挺不倒。
三、安全评估在灾后建筑物修缮过程中,受损建筑物应经过专业的安全评估,以便判断应采取何种修理或改造方式。
建筑物评估从三个层次来进行: 房屋、单元和建筑。
评估主要是确定建筑物处于何种状态以及未来可能出现什么问题,从而更好地确定装修重建的方案。
四、结语汶川地震时,建筑物的震害和倒塌是造成极大财产和人员损失的主要原因之一。
因此,在日常建设中,建筑师和工程师需要注重建筑物的抗震设计,以保障人民的和财产的安全。
同时,在灾后重建中,有效地利用各种加固技术,对于增强建筑物的可靠性、增强其对自然灾害的安全性也是必不可少的。
汶川地震村镇建筑震害浅析及抗震建议

汶川地震村镇建筑震害浅析及抗震建议0引言2008年5月12日14时28分,在四川东部龙门山构造带汶川附近发生的8.0级强烈地震惊动了整个世界.不仅给震中区附近造成灾难性的破坏,而且在四川省和邻近省市大范围造成破坏.在此次地震中,沿地震带大部分地区建筑结构均遭受了不同程度的损坏,其中,村镇建筑遭受到的破坏程度最为严重。
村镇建筑的抗震水平可以反映一个国家的整体抗震能力.发达国家,如美国、日本等非常重视民房的地震安全问题,其村镇建筑普遍具有较强的抗震能力。
在发展中国家,由于农村地区地震造成的人员伤亡巨大,各国政府也已开始重视村镇建筑地震安全问题,如哥斯达黎加、洪都拉斯、印度、伊朗、尼泊尔、哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、阿尔及利亚、摩洛哥等国家在村镇建筑抗震技术研究和村镇建筑抗震加固方面进行了程度不同的探索.然而,受经济发展水平的限制,大部分发展中国家尚未将村镇建筑建设纳入国家规范管理范围,对村镇建筑抗震技术推广应用进展较慢,其抗震能力仍普遍低下.在国内,自唐山地震以来,大陆共发生了几十次破坏性地震,其中绝大多数发生在广大农村和乡镇地区.由于广大农村和乡镇地区经济相对落后,农村民居和村镇公共建筑设施防震能力薄弱,在遭受同等地震烈度的条件下,农村人口伤亡和建筑的倒塌破坏程度远高于城市,越贫穷的地区,受灾越严重.自党的十六届五中全会提出建设社会主义新农村的重大历史任务以来,我国村镇正在进行较大规模的基础设施建设.从2005年统计结果来看,全国有595.8×104户村镇农(居)民新建住宅,占总户数的2.27%,全国村镇房屋竣工建筑面积9.78×108m2,其中住宅6.88×108m2.可以看出,我国村镇住宅面积不断增长,村镇建筑抗震能力成为我国防灾减灾事业中的一个重要问题.本文主要针对汶川地震中四川地区村镇建筑结构的震害特点加以介绍,对作者在灾区调研过程中发现的破坏现象加以分析,给出村镇建筑结构抗震设计相关建议,为以后村镇建筑的抗震设计工作提供参考.1汶川地震概况(1)地震的影响范围此次地震震中位于汉川县映秀镇(东经103.40、北纬31.0“),震级Ms=8.O,震源深度14km。
汶川地震建筑物破坏原因分析以及加固技术综述

汶川地震建筑物破坏原因分析汶川地震建筑物破坏原因分析以及加固技术综述摘要:2008年5月12日下午14时28分,我国四川汶川发生7.8级特大地震,我国多个省份都有震感,这是建国以来,发生在我国境内的震级最大的一次地震!其对建筑物的破坏程度也是相当之大的,如果对建筑物地震破坏的原因进行了分析,就可以针对建筑物地震破坏的原因,探寻提高建筑物的抗震性能的手段和方法,指导抗震救灾和灾后重建工作,指导对建筑物的抗震设计和指导对施工质量进行控制等。
关键词:汶川地震建筑物破坏原因抗震设防加固技术5.12汶川发生地震后,建筑物都受到了不同程度的破坏,但整体来讲破坏还是很严重的。
由于个人各种条件限制,并没有能够对地震灾区后破坏的建筑物和未破坏的建筑物或者是破坏较轻的建筑物进行调查,但是通过查阅一些资料还是可以从中找出地震造成建筑物破坏的原因和规律的。
1.下面就5.12汶川地震造成建筑物破坏的原因进行简要的分析:1.1 建筑物所在地区的地震烈度成建筑物破坏的主要原因[1]地震烈度越高,对建筑物破坏的程度越大。
比如5.12汶川地震的震中映秀镇的地震烈度达到11度,而汶川县城的地震烈度为9度左右,因此映秀镇的建筑物破坏就比汶川县城的建筑物破坏更为严重。
5.12汶川地震之所以造成地震重灾区建筑物极其严重的破坏,主要是由于这次地震的烈度远远超过了当地的抗震设防烈度。
我国长期以来经济欠发达,属于发展中国家,目前我国对建筑物的抗震设防原则是小震不坏、中震可修、大震不倒。
一般情况下,大于、等于7级的地震(约为9度左右)为大地震,大于、等于8级的地震即为巨大地震。
每次地震只有一个震级,在震中的地方用震级表示,地震向四周扩散影响到的地方就用地震烈度表示。
每次地震的震中地震烈度最高,从震中向四周扩散,地震烈度逐渐减小。
5.12汶川地震的震级为8级,属于巨大地震,所以大部分地震重灾区的地震烈度都达到了9度以上。
一般超过9度的地震或者地震烈度超过设防烈度两度以上时就可以造成房屋大量倒塌。
汶川地震建筑震害分析_清华大学_西南交通大学_北京交通大学震害调查组

构 造 措施
,
并应 改 进
:
“
强 柱 弱 梁” 的 设计 ; (4 )
。
应 进 一 步重 视 整 体 结 构 杭 震 概 念
设计
;
(5 )
应 充分 考虑非 结 构 构件 的 影响
关扭 词
1
汉 川 地 震 ; 震 害分 析 ; 建筑 震 害案 例 ; 杭 震设 计
引言
,
.
年 5 月 1 2 日 14 时 2 8 分 四川 泣川 县 发生 里 氏 8 0 级地 展 展 中位 于 坟 川县 映 1 0 4 秀镇 (纬度 3 o N 经 度 1 3 4 o ) 展 源深 度 1 k m 坟川地 震是 我 国 自建 国 以 来 最为 强 E Z 烈 的一 次地 震 直接 严重 受 灾 地 区 达 1 万 k m 0 包 括展 中 5 k m 范 围 内的 县 城 和 Zo k 0 m
;
,
继续 使 用 不
会 引起 承重 结构 的破坏
损伤 的非 结构构件不 会造成 对生命 和 财产 的 威胁
4
.
泣 川地震 建筑 震 害分析
39
(2 )
加 固 后 使用
,
,
即 承重 结构 发生 一 定 的 损 伤
,
,
,
部分 非结 构 构 件破 坏
, ,
,
继 续 使用 可 能
将 会 引起承 重结 构 的损 伤加 大 或 是剩 余 的非结构构件不 稳定 对 生 命 和 财产 产生 威 胁 ; (3 停 止 使 用 即承重 结构发 生 严 重 损 伤 仅能 保持 自身 结构稳 定 不 能继 续使 用 ; )
,
,
本次地 震 中 大多 数框架 结 构 的主体结 构震 害一 般较 轻 主 要破 坏 发 生在 围护结 构 和
第10节 512汶川地震绵竹房屋震害分析与思考
2.3 不同结构形式震害 2.3.5框架-剪力墙结构 15层,建于1992年
剑南春大酒店
填充墙出现开裂,主体基本完好
3 村镇建筑震害
● 村镇房屋结构形式主要为2~4层的砖混结构或砌块 墙混合结构;
● 布局混乱,圈梁、构造柱设置较少或没有设置; ● 施工质量较差; ● 绝大部分采用空心预制楼板; ● 农村民居多为单层120厚砖墙或砌块墙承重混合
“汶川地震震害调查及对今后工程抗震的建议”
512汶川地震绵竹房屋震害分析与思考
2022年9月3日
目录: ■建筑物在地震中的安全性 ■绵竹简介 ■城区建筑震害 ■村镇建筑震害 ■工业建筑震害 ■构筑物及其他震害 ■总结与思考
分析判斷建築物在地震中的安全性
共振現象 柱強樑弱 結構設計 地層特性 建物倒塌的原因 防震建築技術
2 绵竹城区建筑震害
2.1 城区建筑结构形式
●多层砌体结构;
●底层框架-砌体结构; ●底层局部框架-砌体结构;
大量使用预制板
●多层框架结构;
●框架-剪力墙结构;
剑南春大酒店
●城中村棚户区:多为120厚砖墙或砌块墙结构;
2.2 总体震害
硬山搁檩、木椽、瓦片屋顶
● 基本完好: 6% ; ● 轻微破坏:14% ; ● 中度破坏:40% ; ● 严重破坏:30% ; ● 倒塌:个别
建築物的施工品質應把握「柱強樑弱」的原則,因 為遇到強震時,柱子若不夠強韌,房子一下子就坍塌, 橫樑則是慢慢被拉斷,居民還可以爭取時間逃生。
建築材料以鋼骨結構(SRC)的耐震性較好、韌性較 佳,鋼筋混泥土(RC)次之,磚造的建築物較差。木結 構的房子柔軟性佳,但在地震中易發生火災事故。
結構設計
绵竹轻钢厂房基本完好,仅个别柱间支撑损坏
汶川地震建筑震害启示抗震概念设计
汶川地震建筑震害启示抗震概念设计一、本文概述本文旨在深入探讨2008年汶川地震中建筑震害的教训,并从抗震概念设计的角度提出改进措施。
汶川地震是中国历史上一次极为严重的自然灾害,其破坏力之大、影响范围之广,使得大量建筑物遭受了不同程度的损坏。
这一事件不仅带来了巨大的经济损失,更对人们的生命安全造成了严重威胁。
因此,从汶川地震的建筑震害中汲取教训,对抗震概念设计进行深入研究,对于提高我国建筑结构的抗震性能、保障人民生命财产安全具有重要意义。
本文首先回顾了汶川地震的基本情况,包括地震的震级、烈度以及受灾地区的情况。
接着,分析了地震中建筑物破坏的主要原因,包括建筑结构设计的不足、材料性能的不稳定、施工质量的问题等。
在此基础上,文章重点探讨了抗震概念设计在减少建筑震害中的作用,包括合理的结构选型、优化的材料选择、科学的施工方法等。
文章提出了改进抗震概念设计的建议,以期为我国未来的建筑抗震设计提供参考。
通过本文的研究,我们期望能够更深入地理解抗震概念设计在减少建筑震害中的重要性,为我国的建筑抗震设计提供有益的启示和建议。
我们也期望通过不断的实践和研究,不断提高我国建筑结构的抗震性能,为人民的生命财产安全提供更加坚实的保障。
二、汶川地震建筑震害回顾2008年5月12日,四川省汶川县发生的0级大地震,给中国人民带来了巨大的灾难和损失。
在地震中,大量建筑物遭受了不同程度的震害,其中不乏一些按照现行抗震规范设计的建筑物。
这一事实使得我们必须深入反思和重新审视我们的抗震设计理念和方法。
汶川地震震中所在的映秀镇,大量建筑物遭受了毁灭性的破坏,其中包括一些被认为是按照抗震规范进行设计的建筑。
许多建筑物在地震中出现了严重的倒塌、开裂和变形等现象,给人们的生命和财产安全带来了严重威胁。
震害调查表明,汶川地震中的建筑震害主要表现为以下几个方面:一是建筑物的整体倒塌,这主要是由于结构体系不合理、构件连接不牢固等原因造成的;二是建筑物的局部破坏,如墙体开裂、楼板垮塌等,这主要是由于材料性能不足、构造措施不当等因素引起的;三是建筑物的震后功能失效,如水电设施损坏、电梯停运等,这主要是由于设备设施抗震能力不足导致的。
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。
汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析
汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析汶川地震是中国历史上发生在2024年5月12日的一次7.9级大地震,造成巨大的人员伤亡和财产损失。
在这次地震中,砌体结构房屋是最常见的建筑类型之一,因此对砌体结构房屋的震害进行调查和分析可以提供重要的经验教训。
首先,砌体结构房屋在地震中的震害主要集中在墙体破坏和倒塌上。
地震的强烈震动会对房屋墙体施加巨大的水平和垂直力,导致墙体出现裂缝、倾斜和崩塌。
砌体结构的墙体通常由砖和砂浆构成,其抗震性能弱于钢筋混凝土结构。
因此,砌体结构房屋通常更容易受到地震的破坏。
其次,砌体结构房屋的主要破坏模式是墙体顶部的悬挑和支持结构的倒塌。
在地震中,墙体顶部的悬挑部分通常会因为自重和水平地震力的作用而受到巨大的拉力,导致其产生裂缝和破坏。
同时,支持结构的倒塌也常常会导致整个房屋的倒塌,增加人员伤亡的风险。
此外,砌体结构房屋的震害程度还与墙体的构造和质量有关。
地震中,墙体的质量和连接方式对其抗震性能起到重要的作用。
砌体结构房屋中,如果墙体的砌筑质量不好,砂浆的强度和粘结性不足,墙体容易出现裂缝和崩塌。
同样,墙体与结构之间的连接方式如果不稳固,也容易导致房屋的震害。
最后,砌体结构房屋的地震加固措施可以有效减少震害。
在对汶川地震后的砌体结构房屋进行调查分析时,可以观察到采取了一些地震加固措施的房屋在震害程度上表现较好。
例如,增加墙体的厚度、设置钢筋混凝土柱和梁、加固墙体连接部位等措施都可以有效提高砌体结构房屋的抗震性能。
这些加固措施的应用可以为今后类似地震灾害的抗震设计和建设提供重要的参考。
总结起来,汶川地震后砌体结构房屋的震害调查分析表明,墙体破坏和倒塌是主要的破坏模式,结构质量和连接方式的不稳定也是重要因素。
然而,采取适当的加固措施可以有效降低砌体结构房屋的震害程度。
这些调查和分析结果对于今后的抗震设计和建设具有重要的借鉴意义。
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30% 22%
20%
10%
0%
26%
28%
15% 7% 8%
11% 2%
可以使用 加固后使用 停止使用 立即拆除
图 14 不同年代建造的建筑震害情况对比
比较抗震设计规范 TJ11-78[1]、GBJ 11-89[2]、GB50011-2001[3]可以发现,自 1976 年唐山地震以来, 我国加强了对工程结构抗震领域的研究,使得抗震设计规范逐渐完善,在抗震设计中考虑的内容越来越 全面,如表 3。同时,随着经济水平的提高,对建筑抗震设计要求也越来越高,以同期的混凝土结构规 范为例[4]- [7],结构的设计安全水平和安全储备从 74 规范以后逐渐提高,如表 4 所示。而 74 规范的安全 水平和安全储备之所以最低,正是受当时经济水平所限。由此可见,抗震水平也是国家经济水平的反映。
可以使用 加固后使用 停止使用 立即拆除
砌体-木架屋顶结构 砌体结构
0 (0%) 36 (22%)
2 (67%) 59 (36%)
0 (0%) 27 (17%)
1 (33%) 40 (25%)
砌体-框架混合结构 框架结构
17 (61%) 63 (60%)
5 (18%) 34 (32%)
4 (14%) 8 (8%)
汉旺某办公楼
4 震害情况统计
4.1 按结构形式
各类结构形式建筑的震害情况统计如表 1 所示。震区大量应用的砌体结构、砌体-框架混合结构和 框架结构的不同震害程度的对比见图 13。破坏程度严重而应立即拆除和停止使用所占的比例来看,不
建筑结构学报/Journal of Building Structures, 2008, 29(4): 1-9
7 为绵阳九洲体育馆,其主体结构和支座均无明显损伤,仅在围护结构和钢结构的结合处有轻微碰撞破 坏。图 8 为江油县体育馆,主体结构轻微损伤,网架结构无明显损伤,网架结构支座松动严重。
图 7 绵阳九洲体育馆
3.7 其它震害
图 8 江油体育馆
建筑结构学报/Journal of Building Structures, 2008, 29(4): 1-9
1 引言
2008 年 5 月 12 日 14 时 28 分,四川汶川县发生里氏 8.0 级地震,震中位于汶川县映秀镇(纬度 31.0°N、 经度 103.4°E),震源深度 14km。汶川地震是我国自建国以来最为强烈的一次地震,直接严重受灾地区 达 10 万平方公里,包括震中 50km 范围内的县城和 200km 范围内的大中城市。全国大部分地区有明显 震感,泰国首都曼谷,越南首都河内,菲律宾、日本等地也有震感。截至 6 月 14 日,地震已造成 69170 人遇难,17428 人失踪,374159 人受伤,4624 万人受灾。地震发生后,清华大学立即组织了相关专业 的专家赶赴四川协助抗震救灾,并会同西南交通大学和北京交通大学土木结构有关专家,先后分三批开 展建筑震害调查,广州建筑质检站专家也提供了相关建筑震害安全检查的数据。本文汇总了有关建筑震 害调查资料,根据建筑的结构类别、建造年代、地震区估计烈度和使用功能,对建筑震害情况进行了初 步统计,分析了此次地震的建筑震害特点。在此基础上,对我国建筑抗震现状进行了初步评价,并提出 了有关建议。
当合理设置构造柱和圈梁,砖混结构也能有效抵御地震破坏,在震害调查中也发现基本没有受到破 坏的砖混结构。因此,对于砌体结构,如何保证结构的整体性和侧向承载力是抗震设计的关键。
南坝镇小学教学楼垮塌
汉旺镇铁路货运站宿舍楼倒塌
蓥华中学教学楼右段倒塌 (左段为框架结构)
江油花园路初级中学教学楼纵向承重 墙和砖柱严重破坏
其它震害情况还有伸缩缝处碰撞(图 9)、鞭稍效应造成顶部突出物结构破坏(图 10)、装饰构件破 坏(图 11)、圆形填充墙破坏(图 12)。
绵阳某酒店
汶川某教学楼
图 9 伸缩缝处碰撞破坏
都江堰某公共建筑
都江堰公安局
图 10 鞭稍效应造成顶部突出物结构破坏
图 11 装饰构件破坏
绵阳科技馆
剑南春办公楼
图 12 圆形填充墙破坏
7 (7%) 11 (15%) 4 (8%) 10 (13%)
立即拆除 1 (10%) 27 (28%) 8 (11%) 1 (2%) 6 (8%)
建筑结构学报/Journal of Building Structures, 2008, 29(4): 1-9
60%
55%
50%
47%
42%
40%
36%
建造年代 -1978
1979-1988 1989-2001
2002不详
表 2 建筑震害情况统计(按建造年代分类)
可以使用
加固后使用
停止使用
3 (30%)
3 (30%)
3 (30%)
21 (22%) 34 (47%) 29 (55%) 39 (51%)
40 (42%) 19 (26%) 19 (36%) 22 (28%)
都江堰填充墙发生破坏
都江堰某住宅小区框架结构倒塌
都江堰某住宅小区框架结构底层破坏
都江堰某住宅小区框架结构倒塌 (屋顶结构太重)
都江堰某公共建筑框架结构局部垮塌 南坝镇-强梁弱柱导致柱顶产生塑性铰
建筑结构学报/Journal of Building Structures, 2008, 29(4): 1-9
值得注意的是,框架-剪力墙(核心筒)结构主要在成都和绵阳等大城市才有采用,而这些城市在本
次地震中的烈度并不高。因此,框架-剪力墙(核心筒)结构的抗大震性能在这次地震中没有表现出来。
图 6 绵阳新益大厦(承重结构没有损坏,少量围护结构有一些细小裂纹)
3.6 轻钢结构(屋面)/钢桁架拱 由于自重较轻和强度较大,钢结构抵御地震的能力比较强,震害比较轻,主要发生在维护结构。图
雁门中心小学教学楼预制板拉结不足 导致破坏
图 2 砖混结构的震害
安县合理设置构造柱和圈梁的砌体结 构
3.3 框架-砌体混合结构 这类结构形式有多种,如底框砖混结构(底部框架-上部砖混,竖向混合),底层部分框架、部分
砌体-上部砖混,以及部分框架-部分砖混(水平混合)。这类结构的体系大多比较混乱,由于经济原 因,大多尽可能少用混凝土框架,框架和砌体承重墙抗侧力构件的承载力和变形能力很不协调,平面抗 侧刚度极不均匀。这类结构的震害主要有:底部框架由于变形集中而破坏,或上部砌体结构破坏。图 3 为框架-砌体混合结构的震害情况。
同结构形式的抗震性能按以下顺序依次增强:砌体结构——砌体-框架混合结构——框架结构——框架
-剪力墙(核心筒)结构/钢结构。除了各类结构本身抗震性能的差别以外,结构体系和施工质量的离 散程度也对结构的抗震性能有一定的影响。比如各种砌体结构,建造随意,有时没有进行设计,很多情
况是结构体系不清楚,因此结构的抗震性能难以把握,破坏情况也多种多样,可能是砌体墙剪切破坏或
10%
0%
25%
18% 17%
14%
8%
7%
0%
可以使用 加固后使用 停止使用 立即拆除 图 13 砌体结构、砌体框架混合结构和框架结构震害情况对比
4.2 按建造年代
建造年代对结构破坏程度的影响有两方面:使用年限的长短和设计规范的不同。将建筑震害情况按 照各版本抗震设计规范的实施年份划分,得到表 2 和图 14 所示的震害情况统计。由于 78 年以前的建筑 现存较少,而且 78 版抗震规范条文比较简单,在比较中不再列出。可以发现 1979 年-1988 年之间的建 筑结构破坏的情况最严重,其原因主要是,使用年限较长;当时经济水平较低,大多数房屋以砌体结构 为主,而砌体结构本身的抗震性能相对于其他结构较弱;设计规范的安全储备水平较低。
是圆形填充墙的破坏较重(见图 12)。这类破坏仍然会造成严重的生命和财产损失,且震后的修复工作 量很大和费用很高。个别因施工质量很差、结构布置过于复杂的框架结构也发生严重破坏,甚至倒塌。 此外,由于楼板的增强作用、建筑需要在框架梁上增加砌体、或填充墙的增强作用、或增大上部结构的 刚度,使得框架梁或屋盖的实际刚度增大,在实际框架结构震害中,很少看到“强柱弱梁”型破坏。图 5 为框架结构震害情况。此外,还有错层结构造成短柱剪切破坏,异形柱端破坏。
错层造成短柱剪切破坏
异形柱端破坏
3.5 框架-剪力墙(核心筒)结构
图 4 框架结构的震害情况
本次地震中,框架-剪力墙(核心筒)结构,由于具有较大的抗震刚度和承载力,显示出了优越的
抗震性能,尤其是与统一地区的框架结构相比,框架-剪力墙(核心筒)结构的非结构构件的损坏要轻
很多。图 5 为绵阳新益大厦,在地震中仅少数围护结构产生细微裂缝。
(3)停止使用,即承重结构发生严重损伤,仅能保持自身结构稳定,不能继续使用; (4)立即拆除,即承重结构发生非常严重的损伤,随时可能发生倒塌。 另外,也有一些地区要求将建筑物损伤程度分为三个或五个等级的。 尽管以上震后建筑结构破坏程度等级划分标准与建设部 1990 颁布的《建筑地震破坏等级划分标准》 不一致,但考虑到本次地震灾区建筑安全检查的实际情况,本文建筑震害调查统计仍根据“可以使用、 加固后使用、停止使用、立即拆除”四个等级来进行,并将震区建筑破坏程度按照结构形式、建造年代、 震区估计烈度和使用功能进行分类统计整理,对研究震害成因和今后制定抗震设防标准具有重要的参考 价值。
2 建筑震害等级划分
本次建筑结构专家赴四川协助抗震救灾主要工作是进行房屋建筑震后安全检查。根据当地有关部门 要求,按震后建筑结构的破坏程度被分为四个等级:
(1)可以使用,即结构的承重结构基本保持完好,少量非结构构件损伤,继续使用不会引起承重 结构的破坏,损伤的非结构构件不会造成对生命和财产的威胁;
(2)加固后使用,即承重结构发生一定的损伤,部分非结构构件破坏,继续使用可能将会引起承 重结构的损伤加大,或是剩余的非结构构件不稳定,对生命和财产产生威胁;