從5.12汶川地震名山縣震后災(zāi)情調(diào)查淺談抗震設(shè)計(jì)

王珂

摘 要：本文主要對(duì)震后建筑物的破壞情況結(jié)合規(guī)范進(jìn)行分析，加深對(duì)抗震規(guī)范的理解，并提出相應(yīng)的建議和意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：雅安名山；建筑結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：P315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、震后建筑物的表象。

雅安的名山縣距本次震中汶川縣直線(xiàn)距離約為145公里，由一個(gè)原創(chuàng)公式I=0.92+1.63M-3.49㏒R，可以大概得出該地區(qū)的最大地震烈度約為6.4度，而該地區(qū)建筑物的抗震設(shè)防烈度為7度。從震后建筑物的表現(xiàn)來(lái)看，七八十年代修建的房屋受損較為嚴(yán)重，而九十年代后期修建的建筑物基本滿(mǎn)足了“小震不壞”的抗震設(shè)防要求。

本次所進(jìn)行評(píng)估的建筑結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)，底框結(jié)構(gòu)，磚混結(jié)構(gòu)及其它結(jié)構(gòu)。下面筆者就將各種結(jié)構(gòu)形式房屋的受損情況一一進(jìn)行描述。筆者所見(jiàn)的框架結(jié)構(gòu)建筑都是建于2000年前后，震后基本都是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞，以及維護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)的連接破壞，主體結(jié)構(gòu)基本未受損；而后砌隔墻往往是大體積的砌塊破壞比小體積的磚或砌塊破壞嚴(yán)重。底框結(jié)構(gòu)的受損就要比框架結(jié)構(gòu)相對(duì)厲害得多：二層以上磚房破壞的狀況與一般多層磚房基本相同；過(guò)渡層內(nèi)外墻均有較為明顯的裂縫，并且明顯要比其上一層磚墻破壞要顯著，過(guò)渡層角部墻體構(gòu)造柱柱底破壞明顯；以及還有在“頭重腳輕”的情況下再加上平面布置不對(duì)稱(chēng)的情況下發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。磚混結(jié)構(gòu)體系的建筑，大部分都缺少相應(yīng)的抗震設(shè)防構(gòu)造措施，所以地震后遭到破壞的情況都較為嚴(yán)重，反應(yīng)出來(lái)的表象有：較多的縱墻上出現(xiàn)貫通斜裂縫，部分橫墻也出現(xiàn)貫通的斜裂縫，墻體轉(zhuǎn)角處的破壞，樓梯間墻體的破壞，門(mén)窗附近的八字形裂縫，樓板支承處墻體開(kāi)裂，突出屋面的屋頂間等附屬結(jié)構(gòu)受損嚴(yán)重等等。在這些被破壞的磚混結(jié)構(gòu)的房屋中，那些有著大空間，橫墻較少，上下墻體未對(duì)齊的房屋受損情況尤為嚴(yán)重。其它結(jié)構(gòu)形式的房屋，由于其受力體系復(fù)雜而混亂，所以震后結(jié)構(gòu)體系都受到了嚴(yán)重的破壞：底層承重墻體出現(xiàn)貫通水平裂縫，框架柱與墻體錯(cuò)位，墻體與墻體錯(cuò)位，框架梁與樓板全截面開(kāi)裂。

二、震害原因分析

下面我就僅根據(jù)該地區(qū)建筑物的破壞程度和受損情況從以下兩方面來(lái)分析其形成的原因。

1 首先是設(shè)計(jì)方面：

1）結(jié)構(gòu)受力體系的選擇。本次雅安地區(qū)的地震烈度按照前面筆者的估算，未達(dá)到該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度，所以大部分只要是按照規(guī)范設(shè)計(jì)的建筑基本滿(mǎn)足了小震不壞的設(shè)計(jì)要求。這包括了大部分框架結(jié)構(gòu)和部分有著抗震構(gòu)造措施的砌體結(jié)構(gòu)。而本次地震中的底框結(jié)構(gòu)震后表現(xiàn)出來(lái)的情況不容樂(lè)觀，這主要是因?yàn)椋捍蟛糠值讓游丛O(shè)置剪力墻，導(dǎo)致上下層的剛度比相差太大，建筑的剛度中心和質(zhì)量中心不重合，造成扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大，底層框架柱箍筋未全高加密，框架上部墻體的邊緣約束構(gòu)件不強(qiáng)等等。而那些結(jié)構(gòu)受力體系復(fù)雜而混亂的建筑破壞就較為明顯了。從我們這次所評(píng)估的近百幢建筑物來(lái)看，總的來(lái)說(shuō)，框架結(jié)構(gòu)抗震效果好于磚混結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足了抗震設(shè)防要求的磚混結(jié)構(gòu)好于底框和其它結(jié)構(gòu)，抗震效果最差的是受力體系混亂而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。該地區(qū)有許多教學(xué)樓都采用這種結(jié)構(gòu)形式：設(shè)置了壁柱的磚混結(jié)構(gòu)，但是壁柱都用混凝土柱代替。這些建筑不論新老，震后在較低樓層的縱墻上，窗戶(hù)上下沿，底層的四角，均大面積出現(xiàn)貫通斜裂縫。那這種結(jié)構(gòu)的房屋為什么會(huì)受損如此嚴(yán)重呢？筆者分析為：這種結(jié)構(gòu)形式的建筑，在縱墻方向柱承受梁傳來(lái)的樓面荷載，而底層縱橫墻承擔(dān)自重，當(dāng)水平地震力來(lái)時(shí)，大部分水平剪力將由縱墻和混凝土柱共同承擔(dān)，而這種結(jié)構(gòu)中梁柱所構(gòu)成的不完整的框架結(jié)構(gòu)的變形為剪切型，下部層間位移較大，而磚砌體的極限變形很小，側(cè)移就出現(xiàn)了變形不一致的情況，再加上橫向可拉結(jié)的橫墻又少（大開(kāi)間教室），所以自然縱墻受損較為嚴(yán)重。還有部分建筑物因平面布置不合理而受損嚴(yán)重：有一幢樓平面上呈∞形，樓梯在兩個(gè)端部，結(jié)果在震后，該建筑的底層在縱橫墻上出現(xiàn)了貫通的水平裂縫和斜裂縫，且樓梯間受損嚴(yán)重，所以平面布置的是否規(guī)則，簡(jiǎn)單，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能確有較大地影響。在這次地震后，“鞭端效應(yīng)”對(duì)建筑物的影響多有出現(xiàn)，在所評(píng)估的多層建筑物中有90%的建筑在其出屋面的樓梯間部分受損嚴(yán)重，且其屋面板下多有出現(xiàn)貫通的水平裂縫。

2）規(guī)范規(guī)定的抗震措施。這次震后受損嚴(yán)重的砌體結(jié)構(gòu)都未按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)防，沒(méi)有設(shè)置構(gòu)造柱，圈梁，過(guò)梁，構(gòu)造柱與墻體的拉結(jié)不可靠等等。而那些按規(guī)范規(guī)定有著抗震設(shè)防構(gòu)造的砌體結(jié)構(gòu)房屋在震后基本都是輕微受損。那些遭到破壞的框架結(jié)構(gòu)的后砌隔墻，也是因?yàn)榱号c隔墻間缺少可靠的拉結(jié)，甚至沒(méi)有拉結(jié)，導(dǎo)致了部分隔墻倒塌和大面積開(kāi)裂。

3）對(duì)環(huán)境和地基情況的考慮。筆者在該地區(qū)還發(fā)現(xiàn)有少部分建筑在震后出現(xiàn)了不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物的傾斜和受損。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)凡是做了地基處理（換土、回填）的建筑物，受震后表現(xiàn)都不理想：該縣城的一所中學(xué)里，有兩幢同結(jié)構(gòu)形式，同大小，平面布置一樣，且同時(shí)修建的磚混結(jié)構(gòu)學(xué)生公寓，但是地震過(guò)后，其中的一幢基本未受損，而另一幢在底層的縱墻上多處出現(xiàn)貫通斜裂縫。經(jīng)了解，該樓地勢(shì)西高東低，所以在東側(cè)做了砂卵石換填，結(jié)果建筑物遭到破壞后的表象也是西側(cè)幾乎未受損，越往東，縱墻上的裂縫開(kāi)展的也越多且越寬，原因很明顯，當(dāng)水平地震力來(lái)時(shí)，縱墻承擔(dān)了80%-90%的水平剪力，再加上東側(cè)由于回填土密實(shí)度不夠，而產(chǎn)生沉陷，造成基礎(chǔ)的不均勻沉降，使墻體產(chǎn)生貫通的斜裂縫。

2 然后是施工質(zhì)量方面

1）材料的強(qiáng)度等級(jí)。筆者在一些遭到破壞較為嚴(yán)重的磚混結(jié)構(gòu)建筑中發(fā)現(xiàn)，其沙漿的強(qiáng)度等級(jí)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，用手指就能將已經(jīng)終凝的沙漿搓成粉末狀。2）配筋量的不足或截面尺寸不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在該縣城的一小區(qū)的住戶(hù)樓內(nèi)，每戶(hù)的樓板上均不同程度的出現(xiàn)有發(fā)散狀裂紋，出現(xiàn)這種情況的原因應(yīng)該是樓板的配筋量不足或板厚未按照設(shè)計(jì)取用。3）材料的配合比。在該縣城的某一鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)該地區(qū)建筑物的混凝土梁上普遍出現(xiàn)較多的微裂縫。后經(jīng)筆者分析可能是由于該地區(qū)所用河砂的含泥量較大，混凝土梁柱澆筑后就已經(jīng)出現(xiàn)了大量的微裂縫，只是此次地震過(guò)后加劇了梁上裂縫的開(kāi)展寬度，從而顯現(xiàn)出來(lái)。

三、意見(jiàn)和建議

通過(guò)這次的實(shí)地考察，使筆者更加感性的認(rèn)識(shí)到各種結(jié)構(gòu)形式的建筑在震后破壞的特征及特點(diǎn)，加強(qiáng)了對(duì)抗震規(guī)范的理解和認(rèn)識(shí)。針對(duì)本次的調(diào)查，筆者給出了自己的建議和看法：應(yīng)更加嚴(yán)格遵循規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，重視設(shè)計(jì)更應(yīng)重視構(gòu)造；盡量避免選用抗震效果較差的結(jié)構(gòu)體系，更不能選用那種受力復(fù)雜而混亂的結(jié)構(gòu)體系；加強(qiáng)出屋面附屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)造連接；在框架結(jié)構(gòu)中盡量選用小體積的砌塊，應(yīng)加強(qiáng)隔墻與梁柱的拉結(jié)；當(dāng)遇到非原狀土作為結(jié)構(gòu)的持力層時(shí)，要充分考慮不均勻沉降或地基承載力不足帶給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不利影響。而對(duì)于各地區(qū)行政政府機(jī)構(gòu)，應(yīng)嚴(yán)把建筑質(zhì)量關(guān)，對(duì)于農(nóng)村及山村尚遺留下來(lái)的未嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的不合格建筑應(yīng)觀察使用，但是涉及到學(xué)校和醫(yī)院相關(guān)職能較強(qiáng)的特殊建筑物應(yīng)加固使用。

結(jié)語(yǔ)

這次5.12汶川大地震，再一次給了我們建筑從業(yè)人員血的教訓(xùn)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，更加增強(qiáng)了我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任心和使命感。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].endprint