玉樹地震中房屋結構的震害分析

羅春燕

0 引言

2010年4月14日青海玉樹發生了7.1級地震，造成大量房屋倒塌，其中玉樹結古鎮地區85%以上的民房倒塌，另有大量寺廟建筑倒塌，其結構主要是土木結構和砌體結構。以下針對這兩種結構房屋存在的問題及由此引發的震害做一分析。

1 土木結構的震害分析

1.1 墻體承載力不足引起的震害

玉樹地區大多數寺廟建筑及少量早期的民用住宅以土木結構為主，該結構的承重墻體材料為生土坯，而屋蓋及門窗過梁則以木結構為主。此次地震中墻體的震害主要表現在如下幾個方面:第一，生土坯抗壓承載力很低，其抗震承載力更低，因此我國GB 50011-2010建筑抗震設計規范(以下簡稱《抗震規范》)要求作為承重墻體的生土坯在砌筑時易摻入草葦等拉結材料，同時應沿墻高每500 m左右放置木條等編織的拉結網片［1］，但玉樹地區大量生土結構的房屋并未對生土坯墻體做以上加固措施，使承重墻體幾乎沒有抵御地震荷載的能力。第二，許多房屋的承重墻體，門窗洞口尺寸過大(見圖1)，不符合我國《抗震規范》要求在6度，7度地區不應大于1.5 m的要求［1］，從而使墻體的抗震性能進一步降低。第三，墻體的砌筑質量不過關，不符合我國《建筑抗震設計規范》要求生土房屋的承重墻應同時分層交錯夯筑或咬砌的要求［1］。以上因素是玉樹地震中大量土木結構倒塌的主要原因。

1.2 結構體型不規則引發的震害

玉樹地區土木結構的房屋建筑以宗教建筑居多，其建筑造型比較豐富，通常墻體上下不連續，造成結構豎向剛度不連續，而土墻其剛度本來就很低，結構又未采取專門措施，地震時造成墻體嚴重開裂，特別在房屋轉角處表現嚴重，有些建筑甚至倒塌。另外，按我國《抗震規范》11.2.2條規定生土房屋的層數一般僅限于單層［1］，而本地宗教建筑大多在兩層，應避免該種結構的房屋。

圖1 生土墻體開有較大洞口

圖2 豆腐渣墻體工程

2 砌體結構的震害分析

2.1 砌體墻承載力不足引發的震害

此次玉樹地震中發現大量砌體結構房屋采用不符合標準的空心砌塊，有些墻體內以建筑垃圾填充或砂漿與粘土磚混合墻體等豆腐渣墻體工程(見圖2，圖3);墻體的砌筑質量不符合設計標準，砌塊壘建或砂漿與砌體無可靠粘結，導致墻體沿施工縫破壞(見圖4);另外，墻肢截面高度不符合我國GB 50003-2001砌體結構設計規范及GB 50011-2010建筑抗震設計規范對墻肢最小截面高度要求在7度，設防不小于1 m的要求［1，2］，致使墻體壓彎破壞(見圖5)。

圖3 磚墻與混凝土的混合墻體

圖4 墻體沿施工縫破壞

圖5 墻體壓彎破壞

圖6 平面不規則結構的震害

2.2 結構體型不規則及傳力途徑不明確等因素引發的震害

很多砌體結構房屋的建筑平面不規則，同時部分建筑在平面變化處設置門、窗洞口，使本就產生應力集中的平面凹凸變化處，由于洞口的存在而變得更為薄弱，因此許多建筑在平面拐角及不規則處震害嚴重(見圖6)。如圖7～圖9所示為相鄰建筑相互碰撞而引發的震害，其中圖7為相鄰建筑未做防震縫處理，使墻體相互碰撞破壞。圖8在兩房屋相鄰處設門窗洞口使該處震害加重。圖9為在相鄰建筑間違規搭建的結構構件，在地震中由于相鄰建筑的碰撞而破壞。圖10為墻上有大梁，大梁下未設置剛性墊塊而對墻體產生較大的局部壓力，同時墻體質量及墻截面不符合設計要求，導致梁下一定范圍內墻體產生局壓破壞。圖11為某建筑，室外鋼筋混凝土雨棚外側通過兩根柱支撐，內側則直接搭在主體上，由于主體墻承載力不足，致使雨棚向內側傾覆，同時對外側柱產生過大的傾覆力矩造成柱上端破壞。雨棚受力路徑不明確，其荷載由主體墻及室外柱共同承擔，主體墻及室外柱的破壞均會導致雨棚傾覆而產生連鎖反應，設計施工時應使雨棚與主體結構脫開，以避免此類的連鎖震害反應。

圖7 相鄰建筑的碰撞破壞

圖8 房屋相鄰處設置洞口的震害

圖9 違規搭建結構的震害

圖10 結構局壓破壞

上述震害再一次表明，對于結構體型不規則、結構傳力途徑不明確、墻體上過大的局部壓力及地震作用下相鄰建筑間碰撞均是結構抗震概念設計的重要環節。

圖11 雨棚傾覆破壞

3 結語

玉樹當地房屋主要以土木結構及砌體結構為主，在此次震害中由于不合理的設計、施工，使抗震性能本來就較差的土木結構及砌體結構表現出更低的抗震性能，特別是土木結構。對于砌體結構如果合理設計及施工不會造成如此大的震害。因此玉樹地區的房屋在結構抗震方面存在較大的安全隱患，也反映了青海村鎮建筑存在的普遍問題。如何有效地對現有村鎮房屋建筑進行加固改造是值得結構工程師思考的。

［1］ GB 50011-2010，建筑抗震設計規范［S］.

［2］ GB 50003-2001，砌體結構設計規范［S］.

［3］ 黃宜華.建筑結構抗震概念設計及減輕地震災害的措施［J］.山西建筑，2010，36(5):82-83.