都江堰市框架與砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

孔令召 張文強 劉艷兵

1濟寧市規(guī)劃設(shè)計研究院 山東 濟寧272000 2中藍地產(chǎn)發(fā)展集團有限公司青島分公司 山東 青島 266000

我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范進行了多次修訂，抗震設(shè)防受限于人們的認識水平，也受到經(jīng)濟條件的影響。我國在20世紀(jì)70年代初，出版的建筑抗震設(shè)計規(guī)范，經(jīng)過唐山大地震以后進行修訂，形成了“78規(guī)范”，于1998年發(fā)布了“98規(guī)范”。目前，執(zhí)行的是GB 50011-2010(2016年版)新規(guī)范。規(guī)范規(guī)定建筑抗震應(yīng)做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三個水準(zhǔn)的目標(biāo)。

1 整體統(tǒng)計分析

5.12 汶川特大地震發(fā)生后，都江堰市房屋破壞嚴(yán)重，屬于重災(zāi)區(qū)。08年8月10日筆者趕往四川省都江堰市協(xié)助中國地震局工程力學(xué)研究所對全市房屋建筑進行全面的科學(xué)調(diào)查統(tǒng)計。

經(jīng)調(diào)查都江堰市民用房屋70%左右為砌體結(jié)構(gòu)（包括底層框架和內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu)等），大部分采用普通粘土磚砌體，20%左右為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其它10%為自建單層磚房及古木結(jié)構(gòu)等，如下表1為調(diào)查情況表。

表1 都江堰市房屋抽樣調(diào)查表

2 多層砌體結(jié)構(gòu)的破壞

2.1 構(gòu)造柱及圈梁設(shè)置不合理

為了提高多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》[1]要求應(yīng)在房屋承重墻內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置構(gòu)造柱并與圈梁連接，共同作用加強結(jié)構(gòu)的整體性。構(gòu)造柱一般設(shè)置在樓梯間角部，縱橫墻連接處，轉(zhuǎn)角墻處，墻長超過五米的中間位置。近些年來設(shè)計人員除了按規(guī)范規(guī)定的位置布置構(gòu)造柱外，為了增加砌體結(jié)構(gòu)的承載力，承重墻中的構(gòu)造柱按結(jié)構(gòu)計算需要設(shè)置在薄弱位置。混凝土圈梁必須按要求設(shè)置成封閉結(jié)構(gòu)。

都江堰市建于1990年以前的多層砌體，樓、屋面大多為預(yù)制空心板。大部分未設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，板縫未設(shè)置拉結(jié)筋，支座未設(shè)置鋼筋拉結(jié)。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，板縫處均已開裂，承重墻與板的連接處也出現(xiàn)裂縫，預(yù)制板多處被震落。1990年以后新建的多層砌體結(jié)構(gòu)按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求，進行抗震設(shè)計，破壞較輕。

2.2 縱橫墻連接破壞

歷次地震中縱橫墻的連接破壞也是導(dǎo)致建筑物倒塌的主要原因。由于大部分建筑縱橫墻處未設(shè)置構(gòu)造柱及鋼筋拉結(jié)，縱橫墻連接位置在受到兩個方向的水平地震力作用下，連接處應(yīng)力集中，就會出現(xiàn)豎向裂縫，縱墻被震落。汶川地震中此類震害尤為突出。由縱墻承重的砌體，預(yù)制樓板未支撐在橫墻上，地震作用不能通過樓屋面板傳遞，只能通過縱橫墻連接處傳遞。地震作用下，由于縱橫墻連接處開裂，縱墻與橫墻及樓屋面板拉結(jié)失效，而造成縱墻成片倒塌，樓板墜落。大多數(shù)學(xué)校的教學(xué)樓，由于教室需要大的空間，橫墻較少而以鋼筋混凝土梁代替，混凝土梁簡支于縱墻上，與縱墻拉結(jié)作用較薄弱，地震時外縱墻倒塌，樓板墜落。因此砌體結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)形式。

此次地震中多層砌體的破壞形式還有：預(yù)制樓板的坍塌，局部位置倒塌，窗間墻的破壞，樓梯間的破壞以及附屬結(jié)構(gòu)的破壞等。雖然在這次特大地震中多層砌體結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)不佳，但2000年后建的多層砌體的抗震性能表現(xiàn)顯示，通過合理抗震設(shè)計，砌體結(jié)構(gòu)可以做到小震不壞，中震可修，大震不倒的要求。

3 框架結(jié)構(gòu)的破壞

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廣泛用于住宅、辦公樓、學(xué)校等建筑。歷次地震調(diào)查表明，采用框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能明顯優(yōu)于砌體結(jié)構(gòu)。但是若不進行合理的抗震設(shè)計，框架結(jié)構(gòu)房屋的震害也較為嚴(yán)重。都江堰市經(jīng)過抗震設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)房屋在經(jīng)過此次地震，破壞程度較輕。大部分主體結(jié)構(gòu)完好，只有填充墻和局部位置有所破壞，經(jīng)過修復(fù)可以繼續(xù)使用。

通過調(diào)查框架結(jié)構(gòu)的破壞情況主要有以下幾方面：梁柱節(jié)點開裂、梁下柱頭混凝土壓酥剝落、縱筋壓屈變形；框架柱間填充墻開裂，砌塊壓酥掉落，部分墻體錯位塌落。填充墻是框架結(jié)構(gòu)破壞最為嚴(yán)重的構(gòu)件，這也是造成人員傷亡的重要原因。很多看似破壞嚴(yán)重的框架結(jié)構(gòu)，其實主要是圍護結(jié)構(gòu)遭到破壞。由于大部分填充墻為減輕自重采用的是空心砌塊，砌塊壁厚較薄，由地震造成的變形較大，導(dǎo)致壓碎而倒塌，造成人員傷亡；很多框架結(jié)構(gòu)房屋的角柱破壞明顯。樓梯梯段和休息平臺梁的破壞也比較典型，懸挑單跨教學(xué)樓非常不穩(wěn)定。

4 結(jié)語

地震災(zāi)害造成人員傷亡的，主要是由它引發(fā)的房屋倒塌、山體滑坡等次生災(zāi)害，由都江堰市抽樣調(diào)查的結(jié)果可見：

（1）多層砌體結(jié)構(gòu)經(jīng)過抗震設(shè)計抗震性能可以實現(xiàn)三個水準(zhǔn)的目標(biāo)。尤其應(yīng)注意的是嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁。

（2）框架結(jié)構(gòu)的抗震性能明顯優(yōu)于砌體結(jié)構(gòu)，震后都江堰市大多數(shù)框架結(jié)構(gòu)經(jīng)過維修即可繼續(xù)使用。在條件允許的情況下建議優(yōu)先采用框架結(jié)構(gòu)。且嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。通過此次地震表明填充墻的抗倒塌能力不足，建議填充墻采用強度高、自重小的加氣混凝土砌塊等材料。

（3）通過此次地震表明，樓梯間作為主要的交通和逃生通道，在框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)中破壞都較為嚴(yán)重，在以后的設(shè)計施工過程中應(yīng)進一步加強，提高豎向承重構(gòu)件的承載力及填充墻的抗倒塌能力。