汶川地震房屋震害及反思.docx

汶川地震房屋震害反思曹智谋（合肥工业大学土木与水利工程学院土木工程09-8班）摘要:基于2008年5月12日发生的汶川8.0级大地震，本文对震害进行看分析介绍，并详细分析了典型的砌体结构和框架结构的结构特点及其抗震能力，最后提出了一些建议。Abstract:Based on the wenchuan 8.0 heavy earthquake which occurred on 12th May 2008,the seiamic damages of buildings were introduced in this paper,and the structure characteristic of building,as well as its anti-seismic performance,wasanalyed in detail,which as sociated with typical masonry structure and frame structure .Suggestions were rasied finally.关键字：汶川地震 震害 砌体结构 框架结构Keyword :Wenchuan earthquake； Seismic damage； Masonry structure；Frame structure1 引言 2008年5月12曰汶川大地震!这是1976年唐山大地震时隔32年后，发生在我国的一次毁灭性地震，造成了重大人员伤亡和经济损失。科学研究已经证明，地震是伴生着地球的一种自然灾害，只要地球存在一日，地震就存在一天，威胁着人类。在人对地震的认知有限、无法预报地震的时代，如何把房屋建得坚固耐震，是全世界科学家和工程师的历史使命。我国的工程技术人员历经数代人的努力奋斗，吸取历次大地震震害的经验教训，在工程建设中，提出了适合国情的各类工程抗震技术。从1966年邢台地震以后提出的“基础深一点、墙壁厚一点、屋顶轻一点”的概念，到1976年唐山地震以后创造的砖房加“构造柱圈梁”技术，直到今天的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的“三水准”抗震设防理论，不断改进和完善了工程抗震设计的标准规范。由于汶川地震的实际影响烈度远远高出该地区预计的设防烈度，导致大凝房屋建筑严重破坏和倒塌。但是，震害调查也证明，只要严格按照国家工程建发标准“建筑抗震设计规范”设计、严格保证工程质最的房屋建筑、以及震前经过抗震加固的既有房屋，都能达到“三水准”抗震设防的要求，在实际地震烈度超过“大震”烈度的情况下，房屋建筑依然难以做到“不倒”。例如，在北川和平武等极震区，仍然有一些房屋“裂而不倒”；另外，一些在震前进行了结构加固的房屋，也没有倒塌或严重破坏。但是，也有一些房屋的建筑，由于设计或施工的问题，即使在“中震”(即设防烈度)情况下，坏或倒塌，达不到“可修”的目标。五一二汶川大地震中，在地震区各个不同时期设计建造的各类房屋建筑和T程设施经受了考验。震害调查表明，经过抗震设防、特别是在1990年代以后设计建造的建筑表现良好，即使在极震区实际烈度高出设防烈度3,-4度(地震动强度超出预计的10倍)的情况下，除了极个别建筑物外，绝大多数建筑受到中等拿严重破坏，但小倒塌，达到了“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标；而在“89规范”之前的建筑物多数遭受严重破坏，直至倒塌。因此，认真研究震害特征，总结经验，思考设计与施工中的问题，对于灾后恢复重建和设计规范修订，具有重要意义。面对如此严重的破坏，我们应该清醒地认识到，除了实际地震烈度高于预计的设防烈度、特殊的地震动衰减规律、地震波传播特征及地形反应等原因之外，针对建筑结构本身的特点，对照规范规定和施工中存在的问题，加以客观的、科学的分析，对解释和认识震害是十分必要的。在地震区对各类房屋建筑震害的2 对导致房屋破坏的本次特大地震特点2.1 此次地震能量巨大、烈度超强 本次8.0级特大地震发生在青藏高原东边缘的龙门山断裂带上，是该断裂带千年不遇的特大地震。8级地震释放的能量为7级地震的32倍。据有关资料介绍，在汶川卧龙获取的峰值加速度记录达0.9g（地震烈度10度强），在江油获取的峰值加速度记录达0.7g（地震烈度接近10度）。此次地震所产生的峰值加速度大于0.4g（地震烈度9度）的区域尺度达到350公里，震中烈度高达到11度。如此巨大的地震造成地面大量工程建筑倒塌，引发了数以万计的山体崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害，形成了众多堰塞湖，造成巨大的人员伤亡和经济损失。2.2此次地震震源深度浅、破裂长度大、震害范围广本次地震震源发生在地表以下19千米处，所产生的地面运动十分剧烈，地震破裂面从震中汶川开始向北偏东49度方向传播，破裂长度达240千米，破裂过程可明显分成相互连贯 的若干个破裂事件，每个破裂事件相当于一次7.27.6级的地震，造成的地震震害面积达44万平方公里，涉及四川、甘肃和陕西3省237个县、市。我国绝大部分省、市均有不同程度震感，甚至泰国、越南、菲律宾和日本也有震感。2 震害分析2.1 砌体结构震害分析 砌体结构在我国广泛用于住宅、办公楼、学校、医院等建筑工程中。由于砌体结构材料具有明显的脆性性质，其抗拉、抗弯、抗剪强度均很低，以往的震害表明，相比钢筋混凝土或钢结构房屋，砌体结构房屋的抗震能力很差。此次地震区的数量众多的单层和多层砌体结构房屋，因建造年代和建设条件不同，建筑物震害情况呈现较大的差异性。 传统砌体结构采用24墙甚至12墙沉重，屋面采用硬山搁檩、檩条上直接铺瓦的结构形式，无钢筋混凝土结构柱和圈梁。近十年的居民自建建筑中，使用广泛的砌体结构形式：无构造柱，但设置了圈梁，一般设在屋盖下方和基础上方，采用预制空心板，板之间无连接。上述结构形式均不满足现行建筑抗震设计规范的相关要求，因此，地震中该类结构受损严重。 值得注意的是，汶川地震中严重破坏甚至倒塌的建筑物中，最多的结构型式是砌体结构。这类严重受损的结构具有以下几点特征：（1） 墙体厚度太薄，很多农村用房多是12墙；（2） 采用预制空心板，板之间的连接构造不能满足有关规定；（3） 没有根据现行砌体结构设计规范要求设置构造柱和圈梁。2.2钢筋混凝土框架结构震害混凝土框架也是此次地震灾区采用较多的一种建筑结构形式。值得注意的是，以往普遍认为相比于砌体结构，该种结构能获得较好的抗震性能，但此次地震中该种结构的表现引起了反思。（1） 框架柱上下端出现塑性铰。为实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标，对于钢筋混凝土结构，采用“强柱弱梁。强剪弱弯，强节点强锚固”的设计原则；（2） 底层形成薄弱层。出于对建筑物使用功能的考虑，相对上部其他层，底层填充墙较少，甚至没有填充墙，导致层间侧移相差较大。地震作用下建筑物的侧移集中在底部；（3） 填充墙破坏。框结构中填充墙的破坏非常普遍，即使在地震烈度较低的成都市区，也有一部分建筑物的填充墙和梁柱界面上出现明显的裂缝。与所用材料，与主体结构连接有关；（4） 形成短柱。 填充墙对框架梁、柱产生的约束效应，限制构件的变形，形成短柱而发生破坏。2.3 楼梯间结构震害分析汶川地震中楼梯的表现引起了结构工作者的重视，楼梯结构和楼梯间周围主体结构的破坏程度普遍大于建筑物的其=其他部分，框架结构的表现尤为明显，楼梯的破坏主要有一下几种：（1） 休息平台中部发生的剪切破坏；（2） 在楼板或楼梯内折角处发生混凝土崩落破坏；（3） 在楼梯施工缝发生剪切破坏。3 反思3.1牢固确立防震减灾工作“以预防为主”的指导方针 由于地震地质的复杂性、人类认识的局限性等因素，要进一步加强地震危险性和地震预测预报科学研究，以及房屋结构震害机理的分析研究，不断完善和推动地震工程的发展和进步。要坚持把震灾预防放在预测预报、应急救援、过渡性安置、恢复重建等各项工作的首位，确立“防范胜于救灾”的指导思想，从提高城镇综合抗震防灾能力这一根本点入手，在“软措施”和“硬措施”上下功夫。“软措施”即规划及应急措施：如：城镇发展用地、规模、密度、防灾区域划分、场地选择、应急疏散通道、应急避难场地、应急反应和救援预案等内容；“硬措施”即单体工程抗震：确保工程设施的抗震能力，使原有工程得到抗震加固、新建工程抗震设防达到设防标准等。3.2统筹兼顾，严格规划选址，避免场地对房屋的不利影响在城镇恢复重建规划选址中，要贯彻落实科学发展观，坚持以人为本、尊重自然、统筹兼顾、科学重建，体现科学性、前瞻性和指导性。要考虑进行必要的工程地质、水文条件及自然灾害影响评估，要避开地震断裂带、滑坡、泥石流、山洪、河洪等自然灾害危险地段，预防和减轻地震可能引发的次生灾害。工程项目选址要考虑从地形地貌上尽可能避开非岩质的陡坡、高耸的山丘、河岸和边坡的边缘等不利地段；从场地条件上要尽量避开饱和砂层、软弱土层、液化土、软弱不均土层等；如无法避开，则应采取工程措施处理。工程项目的选址还要同时符合当地的总体规划和防灾专项规划的要求，不挤占应急疏散、避难场所用地。3.3加强房屋抗震设计，注重房屋结构选型，增强房屋结构的整体稳定性良好的抗震设计是房屋抗震的基础和关键，要协调好建筑创作与结构抗震的关系,房屋设计体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀；要力求结构体系明确，传力途径简捷，刚度和强度分布合理；薄弱部位加强；构件要考虑具有必要的强度和变形能力（或延性），并具有可靠的连接，支撑系统稳定；非结构构件（围护墙、隔墙、填充墙）要合理设置。要优先采用抗震性能好的结构形式。要坚持选用已被地震实践证明且广泛适用的框架、框剪、剪力墙结构形式，适当鼓励选用钢结构、木结构、钢管混凝土结构等抗震性能好的建筑结构形式。要限制使用石木结构、土石结构。3 结语针对建筑抗震设计规范所提出的“小震不坏、中震可修、大震不倒”三水准设防目标，在不同影响烈度区的不同类型建筑震害实例表明，只要严格按照抗麓设计规范设计和保障施工质量，在“大震”、甚至超过“太震”的情况r，仍有许多建筑只受到巾等至严重破坏，但不倒塌。三水准抗震设计原则体现了基于性能的抗震设防的理念，适合我国国情。震害调查还表明建筑抗震设计规范在抗震设计基本要求中，关于结构体系的规定，对于结构抗震性能具有重要意义。相对于砌体结构而盲，钢筋混凝土结构无疑具有更好的抗震性能，但不意味着砌体结构就不能使用，H要保证结构的整体性传力路径明确，砌体缔构也具有良好的抗震性能。相反地钢筋混凝土结构如果趺少抗震多道防线(例如单譬争多、高层框架结构)冗余度不足t或由于传力路径不明确、平、立面布置不规则而产生扭转效应等在震中区很容易倒塌