底商多層砌體房屋地震破壞機理及加固研究

梁永朵

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱 150080）

（作者電子信箱，梁永朵：liangyongduo1437＠163．com）

“小震大害”是我國地震災害的真實寫照，其中房屋的嚴重破壞和倒塌是造成人員傷亡和財產損失的重要原因。而底商多層砌體結構房屋是地震中破壞和倒塌最嚴重的一類房屋。在汶川地震極震區，這種類型房屋倒塌率達80%。底商多層砌體結構房屋在我國長江以南地區的中小城市非常普遍，據不完全統計，我國現存該類型的房屋約200萬棟，涉及居住人口1．2億。研究該類型結構抗震機理及對現有房屋的加固方法是當前防震減災的迫切需求。

本文主要工作如下：

1、通過地震災害現場調查，發現多數底商多層砌體結構的破壞特點不同于一般混凝土結構的整體倒塌或是承重構件的開裂，而是底層以薄弱層的狀態出現。一般表現為底層沿縱向倒塌，二層及以上各層略有破壞，造成這種震害的原因有框架節點配筋錨固不合理、粗骨料材料使用不當、平面布置不合理等因素。另外，通過現場勘查發現同樣是在極震區，個別底商多層砌體結構卻表現出了非常好的抗震性能，此建筑物與其他底商多層砌體結構的不同之處在于，該建筑物底層臨街面縱墻在柱的兩側增設了“翼墻”和“翼柱”。這種構造措施增加了結構的抗震承載能力，同時也減小了底層前后縱墻的剛度差異，亦即減小了地震作用在各道縱墻間分配的差異，使得該建筑Ⅺ度極震區僅中等破壞程度。

2、通過一組2個單層模型地震模擬振動臺對比試驗，對比分析了前臉框架節點配筋錨固形式對結構抗震性能的影響。試驗表明，節點配筋錨固長度及彎鉤的設置對節點失效起到了一定延緩作用，并推遲或避免了整個結構的倒塌。節點配筋錨固不良的模型在0．34g后達“倒塌”破壞狀態，而節點配筋錨固良好的模型為“中等破壞”等級。

3、通過一組2個單層模型地震模擬振動臺對比試驗，對比分析了增設“翼柱”、“翼墻”對提高結構整體抗震性能的影響。試驗表明，增設“翼柱”和“翼墻”后，結構在0．66g時“裂而不倒”，對比結構則發生突然倒塌；0．31g后自振頻率下降很少，而對比結構下降達60%；加速度放大倍數也低于對比結構。

4、通過一組3個雙層模型的地震模擬振動臺對比試驗，對比分析了普通底商多層砌體結構、增設“翼墻”、“翼柱”的底商多層砌體結構及采用矩形鋼管及型鋼加固普通底商多層砌體結構后在結構自振頻率、加速度、位移、應變狀態等方面的不同。通過試驗及數據分析，獲得了底商多層砌體結構在地震時各道縱墻的破壞方式及失效順序；驗證了“翼墻”、“翼柱”在結構抗震中的關鍵作用；驗證了矩形鋼管及型鋼加固普通底商多層砌體結構的可行性和實用性；提出了“平衡剛度、增加延性”的加固理念。