震害分析

震害分析（精选11篇）

震害分析 篇1

2008年四川汶川8级地震、2010年青海玉树7.1级地震以及2013年四川雅安7级地震,三次大地震的震源均发生在人口比较密集的城乡区,震后各建筑物狼籍一片。砖木结构房屋由于其施工简便、造价较低,被广泛应用于城乡的传统民居,但在三次地震中均发生较大程度的破坏。因此,本文主要根据对三次大地震后砖木结构房屋震害调查的基础上,系统总结该类房屋在地震中的破坏形态及发生破坏的原因,研究有效抗震措施,进行合理的抗震设计及施工[1],以避免同类建筑再次遭遇相同的震害。

1 震害情况

数据资料显示[2],三次大地震灾区房屋多数以砖木结构、土木结构为主。震害情况为部分墙体尤其是山墙出现贯通裂缝(如图1所示),少量房屋墙体倒塌(如图2所示),屋面瓦片脱落及屋架部分倒塌(如图3所示);部分房屋纵横墙连接处出现大的裂缝(如图4所示);多数窗间墙出现明显的X形剪切裂缝(如图5所示);部分房屋由于木挑梁抗弯变形太大导致挑梁上部屋面部分发生脆性断裂(如图6所示);只有少数木结构建筑整体性垮塌(如图7所示)。另外,还有一些房屋出现预制楼板滑落,个别大空间房屋倒塌,女儿墙等局部凸出或附属结构出现不同程度的破坏。

2 震害原因分析

2.1 材料性能

处于边远地区的山村房屋由于年久失修,再加上材料性能的老化、腐朽和虫蛀(木材),另外,对于砖砌体结构,材料本身属于脆性材料,抗震性能较差;砌体之间靠砂浆粘结,二十世纪八九十年代的房屋建筑砂浆多采用石灰砂浆,粘结性能差,抗剪性能差,使得结构整体性能差。

2.2 场地选择

个别建筑物选择建在凸出的山顶,地震时由于鞭梢效应,使得地震作用放大,导致建筑物发生更严重的破坏;部分建筑物建立在山脚下,地震时易发生山体滑坡等次生灾害,使得建筑物发生破坏;尚有一部分建筑物的地基为软土,不满足地基承载力的需求,使得建筑物发生不均匀沉降,导致破坏。

2.3 概念设计

为了降低造价,山区砖木结构房屋一般很少按照抗震设计要求进行设计和施工,结构造型基本是随机造型,这样使得结构整体布局不规则,平面布置和竖向布置刚度分布不均匀,可能出现刚度突变,导致出现薄弱部位,地震时容易发生破坏。

2.4 建筑构造

震害调查发现,多数破坏较严重的房屋缺少构造措施,未设构造柱和圈梁,从而降低了房屋的整体抗震性能;部分房屋虽然设置了构造柱和圈梁,但其布置和构造不合理[3],导致结构发生破坏;部分门、窗、洞口处未设置过梁,地震作用下极易沿洞口角部出现斜裂缝;另外,对于预制砌体房屋,在梁下应放置垫块,这样可以避免因应力集中导致的墙体破坏。

2.5 施工质量

由于城镇施工队技术水平低,结构概念意识差,房屋施工过程中,难以保证结构的强度和稳定性,且多数建筑砂浆属于人工搅拌,配合比难以保证,强度也很难保证;另外,施工过程中,一些构造也很难保证。

3 结语

本文主要根据近年来我国发生的三次大地震的震害调查,对砖木结构房屋的震害情况及其发生破坏的原因进行分析,可为今后同类建筑物的建造提供一定的借鉴。

参考文献

[1]李素英.多层砖砌体房屋震害分析及抗震措施[J].包钢科技,2003,29(6):74-77.

[2]谢启芳,赵鸿铁,薛建阳,等.汶川地震中木结构建筑震害分析与思考[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2008,40(5):658-661.

[3]白国良,薛冯,徐亚洲.青海玉树地震村镇建筑震害分析及减灾措施[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2011,43(3):309-315.

[4]刘旭.谈房屋建筑抗震结构要求[J].山西建筑,2012,38(17):53-54.

震害分析 篇2

下主要震害有以下几个方面。

（2）梯段板在施工中往往存在施工接缝，接缝

08抗震学术交流会-专家提出的新观点-很震撼啊！2008-12-19 14:41 okok.org/forum/viewthread.php

第九界全国抗震鉴定加固学术交流会于2008年10月24日在福建厦门顺利举行。

这次抗震会议上，来了很多国内外知名专家，如上海交大刘希拉教授，同济大学吕西林教授、顾祥林教授，中国建筑科学研究院邸小坛总工等等，此外还有来自中国 台湾和日本、德国等的专家。不少专家系统总结了汶川大地震的经验教训，并针对建筑抗震问题提出了相当多的新观点、新认识。感觉受益非浅，只不

过工作繁忙，到现在才有空总结一番。总结的不准确，可能有些断章取义。这里就简单介绍自己感觉比较有意思的几位专家的观点：

1、汶川地震的震害调查表明，结构的破坏特征和传统设计以及试验结果有明显不同。例如不少专家指出框架结构实际破坏状态并非“强柱弱梁”，绝大多数情况 下，节点塑性铰并不出现在梁端；相反，大多数都出现在柱端！灾区的不少结构都是按新规范设计的，但实际破坏形态仍与设计原则明显相悖！刘希拉教授指出出现 这种情况与框架柱在强烈地震作用下的弯剪扭复杂应力状态有关；在强烈地震作用下，底层框架柱将承受极大的水平剪力，而剪切破坏又是一种脆性破坏，因此在柱 端的破坏更为严重；而梁则主要还是受弯状态，破坏不一定会先于柱发生。台湾新竹交大的一位教授就大胆指出，“强柱弱梁只是人们一厢情愿的想法罢了，在实际 结构中不可能实现。”这个观点可能让大多数结构设计人员无法接受，我也很难接受，但实际震害情况胜于雄辩。

2、砌体结构破坏形态与试验室构件试验的结果相差很大。哈工大的一位老师就通过震害调查发现，实际砌体结构的墙体破坏以X型裂缝为主，而试验室砖墙剪切试验的破坏形态则主要以灰缝的水平剪切裂缝为主。实际结构的破坏形态与试验室结论相悖，再次对传统试验方法提出挑战！

3、冶金建筑设计研究院的已退休的研究员林志伸（教授级高工）提出的观点更为新颖而震撼！林教授首先指出传统的抗震设防烈度的制定存在不合理性，他从地质 学成因角度开始分析，指出从统计角度对各地区的历史地震记录进行统计而得到烈度的概率分布不合理！因为，某一地区的潜在大震可能性并不一定在历史上出现 过，而出现过大震的区域由于板块运动后能量已经释放，在未来相当一段时期内再积聚能量发生大震的可能性将非常小。他指出人类有地震烈度记录的历史不过 5000多年，而一个地区地质条件的形成早已在千万年前，拿五千年的统计数据想要准确反映上千万年的地质变动，犹如沧海一粟！而地质学角度上看，烈度区划 图时用到的两个基本假定并不科学(两个基本假定：a.某一地区在历史记录上发生过n度地震，则以后还会发生n度地震；b.两个地区地质条件相似，则这两个 地区将发生相同烈度的地震。)。这对传统的抗震设防烈度根据统计回归得到的概率模型提出了挑战！

林教授还指出结构的抗震计算中输入地震作用的方向不合理性：我们在做地震计算时总是以某一方向作为主轴输入地震作用(x向、y向)，但实际地震地面振动观 察记录表明，地震作用的方向并不存在固定的方向性，也就没有所谓的x向、y向所言！这个观点我赞同。我们知道力有三个要素：大小、方向、作用点；众所周 知，地震作用具有明显的随机性，既然我们能够考虑到地震作用大小的随机性，为什么不能考虑到其作用方向也存在随机性？强烈地震下，地面的运动可能存在各个 方向的平动分量，也存在平面内的扭转分量，而这些向量严格地讲都是与时间有关的随机过程。我的理解是地震作用不仅在大小上是个随机过程，其作用方向也是随 机过程，实际上是个“随机矢量”。例如时程分析中输入地震波模拟地震作用，就要考虑其入射方向的随机性，用数学表示就是方向随机矢量 {F(x,y,t)，n(x,y,t)}。

4、楼梯问题。震害表明，楼梯破坏严重，这里就不多说了。楼梯作为地震时逃生的主要手段（大震时电梯肯定是不能用的），其抗震性应该引起重视。以前我们做 设计都只考虑楼梯板、楼梯梁在竖向荷载下承载力，在结构模型中很少考虑楼梯在地震作用工况下的内力计算，其实犯了大错！在大震作用下就算结构能

够避免倒塌，但作为逃生主要通道的楼梯如果已早已严重破坏，那让人们往哪里跑？难到从十几层楼往下跳？我想08修订版抗震规范要求我们在结构计算和设计时 “应考虑楼梯构件的影响”(3.6.6条)，用“应”而不用“宜”是有道理的！此外，楼梯在水平地震作用下有斜撑的受力状态，对结构的刚度影响较大；可能 在结构分析中考虑了楼梯的斜撑受力作用后，结构的自振周期和振型就跟原先不考虑时会完全不同，这样所有计算结论都将改变！（刚度增大-自振周期减小-地震 作用加大）。我觉得楼梯问题值得进行立项研究！我们原先不重视这个问题的后果是可怕的。

5、出屋面结构破坏严重；这与规范底部剪力法一节中的结论一致。

还有许多新观点，这里就不一一指出了。

这次会议上很多专家都对结构抗震问题大胆地提出了自己的观点，我感觉受益匪浅。感觉结构的抗震问题确实相当地艰巨和复杂啊，现行的抗震设计方法真得有很多值得改进的地方，这里恕我斗胆直言。

以上是我对这次抗震会议的一些理解，我尽量按照专家的意思理解，可能有些出入，望大家批评指正。

针对上述第4条，楼梯问题的计算分析——结果令我吃惊！

为了定量分析楼梯对结构的影响，我用以前做过的工程，利用Midas建了个模型，按建立楼梯和不建楼梯两种情况，分别进行了计算；另我吃惊的是，两者的结果差别惊人！这里把一些主要结果给大家，欢迎大家讨论！

工程概况：

三层框架结构教学楼，现浇楼板。用Midas建模，使用梁单元建立柱、梁模型。

考虑楼梯对上部结构的作用：楼梯梁，楼梯柱按用梁单元建立，楼梯斜板和休息平台板用板单元建立。未考虑楼梯作用，楼梯不建入模型，只将其恒载倒算到楼梯梁上。楼面、屋面板按刚性板假定。荷载按规范和实际结构输入。

未考虑楼梯作用时，结构自振周期：

模态 号 频率 频率 周期

(rad/sec)(cycle/sec)(sec)8.7361 1.3904 0.7192 9.4640 1.5062 0.6639 11.7178 1.8650 0.5362

考虑楼梯作用时，结构自振周期：

模态 号 频率 频率 周期

(rad/sec)(cycle/sec)(sec)9.5543 1.5206 0.6576 11.9258 1.8981 0.5269 13.9830 2.2255 0.4493

分析：

考虑楼梯作用后，结构刚度增大，自振周期减小，地震作用增大。由于楼梯板的斜撑作用，使得楼梯间的局部抗侧刚度增大，形成类似于电梯间剪力墙的局部刚度突 变区；根据水平荷载按抗侧力构件间按刚度分配的特点，楼梯间水平刚度的突变，更容易在水平地震作用下更吸收更大地震作用。

振型方面：考虑楼梯影响后，结构的振型发生明显变化！第一阶振型变为扭转振型！从第二阶振型开始才出现平动振型！而原先不考虑楼梯时，第一阶振型为横向的平动振型。出现这种情况，我想与楼梯间的增加了结构的局部刚度有关！

休息平台和楼板在地震作用下，会发生相对错位（即水平位移不相同），从而造成楼梯板的轴向拉压受力状态（斜撑），而我们原先设计时就没有考虑楼梯板在地震 作用工况下的内力组合（甚至在计算机建模时候根本就没有建楼梯构件），这就容易造成楼梯板砼因受拉承载力不足而造成受拉破坏！这就是汶川地震中，为什么那 么多楼梯板出现水平裂缝，甚至拉断的原因之一！楼梯间构件（楼梯板、楼梯梁）的在地震作用下的受力状态远远没有我们原先想象的那么简单！

此外通过有限元分析发现，在水平地震作用下，休息平台处的水平楼梯梁，在上下楼梯板之间的连接处出现较大变形和应力集中！由于楼梯板的斜撑状态，在地震作 用下对休息平台处的水平楼梯梁产生的双向剪切，势必造成上下楼梯板交界处楼梯梁出现应力集中，从而导致此处楼梯梁发生脆性剪切破坏。此外，楼梯梁端部也是 应力集中出现的区域，容易发生破坏。这就是为什么在汶川地震中，楼梯震害严重，经常出现楼梯梁的跨中和支座处断裂的原因之一。（照片详见《2008年汶川 地震建筑震害图片集》，中国建筑科学研究院编，p128～130页）

主要结论：

考虑楼梯作用后：

1、结构的自振周期改变，振型改变；

2、在地震作用下楼梯间构件（楼梯板、楼梯梁）的受力状态改变，例如楼梯板由原先我们的“受弯构件”转为可能是“拉压、弯”复杂内力状态，甚至可能在受压的状态下发生平面外失稳；

3、水平地震作用在各层抗侧力构件间的分配改变。楼梯间局部刚度突变区可能将分配到更多的地震力，而楼梯间的设计又恰恰没有考虑到地震作用的工况组合！

感想：

也许我们设计时的“安全储备”能够为楼梯间出现这种复杂情况提供一定的“富裕度”，所以不是所有的楼梯间在这次震害中都遭到致命破坏；但是，又有谁能保证这个“富裕度”在大震下就一定有保证呢。我们只有去研究，去改进我们传统的观念和设计方法来更好的解决这个问题。

我觉得楼梯问题值得进行立项研究！许多问题和我们原先的直觉并不一致，甚至出入很大！楼梯在地震作用下的对结构的影响绝非我们原先想象的那么简单！

震害分析 篇3

关键词：钢筋混凝土框架；填充墙震害分析；抗震构造；质量控制

中图分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）13-0016-03

钢筋混凝土框架结构：是由钢筋混凝土柱、纵梁、横梁组成的框架来支承屋顶与楼板荷载的结构。钢筋混凝土框架结构作为一种结构形式广泛应用于工业与民用建筑中，有关地震灾害表明，地震作用下填充墙对框架结构的影响是不能忽视的，这种影响在地震各阶段的表现是不同的。

1钢筋混凝土框架填充墙震害分析

1.1填充墙在地震作用下的破坏

据有关震害统计表明，地震作用下框架结构中填充墙的震害主要表现为墙面出现单斜裂缝、交叉裂缝、与框架梁之间出现水平裂缝或者发生平面外倒塌。同时由于框架结构在水平荷载作用下变形为剪切型，因此框架下部填充墙破坏大于框架上部。

1.2地震作用下填充墙对框架结构的影响

填充墙框架的承载能力略大于填充墙和框架单独工作时承载能力之和，填充墙框架结构在地震作用下框架对墙体有约束作用，同时墙体对框架也有一定的支撑。这种支撑作用增大了结构早期刚度。并且，填充墙增强了框架的耗能能力和变形能力，减少了结构倒塌的可能性。

1.3填充墙影响结构的刚度变化，造成填充墙的破坏

无论填充墙采用的是砌块砌体墙等何种材料，填充墙在构造上与框架联系在一起共同作用的时候，或多或少地改变了整个框架体系的抗侧向作用的能力。同时，由于填充墙的加入，有可能产生较大的扭转，使一个本来均匀规整的框架结构刚度中心偏移，从而使结构在地震作用下发生偏移。大多数框架结构的主体结构震害一般较轻，主要破坏发生在围护结构和填充墙，因此，除了加强填充墙与主体结构的拉结措施外，还应考虑底层填充墙与结构构件在同一水准下的抗震设计。

1.4填充墙造成框架柱的附加作用，使框架结构出现“柱铰”现象

同一结构层内，由于填充墙的分布方式不同，使得水平地震剪力的分配也发生变化，造成同一层内框架柱的水平受力不同而出现“柱铰”破坏现象。

1.5结构层间刚度的不均匀、结构布置过于复杂而造成的破坏

不同结构层内，填充墙的数量或布置方式的差异，形成了上下层的填充墙的不连续；或由于结构布置过于复杂，形成错层结构布置，可能导致相邻层间的刚度突变，这对结构的抗震十分不利。

1.6开洞的填充墙可能对框架柱造成“短柱”效应

填充墙的布置使得框架柱的计算高度减少，形成“短柱”，在水平力作用下，容易提前发生塑性铰破坏。

2钢筋混凝土框架填充墙抗震规范构造规定

填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，宜避免形成薄弱层或短柱。

砌体的砂浆强度等级不应低于M5；实心块体的强度等级不宜低于MU2.5，空心块体的强度等级不宜低于MU3.5；墙顶应与框架梁密切结合。

填充墙应沿框架柱全高每隔500～600mm设2φ6拉筋，拉筋伸入墙体的长度，6、7度时宜全长贯通，8、9度时应全长贯通。

墙长大于5m时，墙顶与梁宜有拉结；墙长超过8m或层高2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。

楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。

3钢筋混凝土框架填充墙施工质量控制

3.1钢筋混凝土框架填充墙拉结筋与钢筋混凝土水平系梁钢筋

抗震规范中规定填充墙的拉结筋与钢筋混凝土水平系梁钢筋应在框架混凝土柱中满足锚固长度，而且国家标准图集《建筑抗震构造图集》03G329-1中也有该种节点做法，其目的就是要确保拉结筋与柱的可靠拉结。正常情况下，拉结筋与钢筋混凝土水平系梁钢筋在整个结构体系中所起的作用不像框架柱、梁受力筋那么明显，但当地震出现时，它需要能够适应主体结构不同方向的层间位移，而且应具有满足层间变位的变形能力，以达到与框架柱的连接具有足够的延性和适当的转动能力。而目前施工单位使用的一些“植筋”固结剂主要是环氧树脂类，其脆性较强，当其受外力挠动后，大大降低它与混凝土及钢筋的粘结力。因此当地震出现时，填充墙受到地震力的反复作用，拉结筋也同时要承受平面外剪切力的往复作用，其延性大大降低，不可能再保证拉结筋与混凝土柱的可靠连接，也就无法满足承受拉力的要求，导致墙体钢筋被拉出，墙体与柱子开脱。因此，施工中应高度重视框架填充墙与框架柱的拉结节点做法，不宜采用“植筋”。

3.2钢筋混凝土框架填充墙砌筑

第一，干拌砂浆强度按照图纸设计要求并提供质保书，拌和后3～4h内用完，当施工期间最高气温超过30℃时，应在拌成后2h内使用完毕。

第二，砌筑前应提前2天浇水湿润，砌筑时不得有明显水迹。砌块表面污物应清除干净，严禁使用有竖向裂缝、断裂的小砌块砌筑。

第三，钢筋混凝土构造柱脚，砌筑时必须严格执行先退后前的原则，每一马牙搓的齿高一般约为30cm，齿深不小于6cm。

第四，砌筑轻集料混凝土空心砌块时，应底面朝上摆放砌筑（反砌），每层顺砌，上下层砌块对孔，竖向灰缝相互错开。

第五，砌筑墙体时，上、下皮砌块要错缝搭砌，搭接长度不小于砌块长度的1/3，在T型墙体处应使横墙砌块隔皮露端面，并坐中于纵墙砌块、墙转角处，还应使纵、横墙的砌块相互搭砌，隔皮砌块露端面。加气混凝土砌块砌体竖缝宜用墙体两侧临时夹板灌缝。

第六，水平灰缝厚度及竖向灰缝宽度分别为15mm和20mm。灰缝必须横平竖直，砂浆饱满，水平灰缝砂浆饱满度不应小于80%，竖向灰缝砂浆饱满度也不应小于80%。

第七，每层砌筑时先砌两端再拉线砌筑中间部分，并随砌随吊、靠，确保墙体垂直、平整。

第八，对于预留的洞口、管道等，在砌筑时派专人预留和预埋准确，对于敷设在砌体上的电线槽，必须弹线并用切割机进行切割。

第九，在砌筑至拉接筋位置时，必须将拉接筋理直调顺后压在水平灰缝内，再进行上层砌块的

砌筑。

第十，在砌筑到梁、板底部时，留出一定空隙，至少7天后方可用水泥砖或页岩砖斜砌顶紧，倾斜度为60°左右，要求砂浆饱满，组砌合理。设计不砌到梁底的砌体或窗底，须设钢筋混凝土压顶。压顶的做法为墙体敷2φ6通长钢筋，锚入钢筋混凝土框架柱冈，60厚C20混凝土现浇。

3.3钢筋混凝土构造柱施工

构造柱主筋应在钢筋混凝土框架施工中按照设计要求预设短筋，保证搭接头长度一般为35d。箍筋间距不大于10cm.对于沿墙体每隔500mm设置一道2φ6拉结筋的要求，必须严格要求砌筑者随砌随放，并保证放入固定在密实的砂浆水平灰缝中。

构造柱商品混凝土强度等级按设计要求，坍落度宜控制在16～18cm.按规定留置相应试块。

构造拄混凝土振捣操作要设专人负责，以免出现漏浆、过振、中间受阻混凝土浇注不到位等现象。浇捣柱混凝土时，宜用插入式振捣棒分层振实，使马牙搓上口的混凝土能保证浇捣密实。振捣棒随振随拨，分层振捣厚度不超过500mm为宜。振捣时严禁振动砖墙、钢筋，以免造成墙体松动、拉结筋脱开或钢筋骨架变位。浇注前必须将砖砌体和木模板用水浇湿，并封闭清扫口。

4结语

过去，主要致力于主体结构系统抗震性能的研究，而忽略了非结构部分填充墙等构件的影响，结果导致在许多震害中由框架填充墙所造成的严重破坏。从钢筋混凝土框架填充墙震害的分析，填充墙等非结构构件的存在，改变了框架结构的各种性能指标，要使钢筋混凝土框架填充墙结构在地震中的抗震性能达到事先预定的目标，要高度重视钢筋混凝土框架填充墙与柱拉结节点与钢筋混凝土构造柱的设计与施工质量，要从以往只注重结构安全，向全面注重结构的性能、在满足抗震规范规定的基础上应加强某些框架梁柱的承载能力，以抵御地震作用下填充墙变形产生的附加力，消除安全隐患。

参考文献

[1]王旋，等．汶川地震中填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能思考[J]．工业建筑，2009，39（1）．

[2]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010．

作者简介：陆总兵（1962-），男，江苏南通人，供职于南通新华建筑集团有限公司，中国民族建筑研究会专家委员，中国安装协会项目管理专家，中国商品砼行业专家委员会委员，《中国高新技术企业》期刊社学术顾问，高级工程师、高级经济师、国家注册一级建造师、国家注册监理工程师，研究方向：建筑工程技术与项目管理。

（责任编辑：王书柏）

震害分析 篇4

郫县位于川西平原腹心, 大地构造属新华夏构造体系的第三沉降带, 距“5·12”汶川地震的震中汶川直线距离约50 km。该建筑为郫县某高校的一幢教学实验楼, 于2007年5月31日竣工验收, 总建筑面积6.5万m2, 为5层框架结构。墙体填充材料为烧结空心砖。受地震的影响, 框架主体结构破坏轻微, 但是填充墙出现了很多破坏征状, 虽不影响正常使用, 但也反映出了设计或施工过程中的薄弱之处。本文从该教学实验楼的震害分析出发, 浅析多层框架结构填充墙在设计和施工过程中存在的问题和需要完善之处。

2填充墙震害描述

2.1 填充墙局部破坏特征

经震害调查, 该教学实验楼框架梁柱基本完好, 填充墙的震害主要表现为出现不同形式的荷载裂缝:

(1) 竖向裂缝, 填充墙与框架柱脱离分开 (图1～4) ;

(2) 水平裂缝;一般沿灰缝错开 (图5、6) ;

(3) 斜裂缝, 此种裂缝的出现率最高 (图7～11) 。斜裂缝出现的形式, 有的是沿灰缝出现, 即灰缝错开, 而空心砖未被拉断, 再有就是横穿过空心砖出现, 即灰缝未错开而空心砖出现破坏 (图12) , 或者两种破坏形式同时出现 (图13) ;

(4) 螺旋状裂缝 (图14) ;

(5) X裂缝 (图15～17) ;

(6) 楼梯间的裂缝 (图18) 。

2.2 填充墙总体破坏特征

从震害调查整体来看, 框架结构填充墙破坏的主要特征为:

(1) “下重上轻”, 该教学实验楼底层填充墙震害最为严重, 墙体斜裂缝和与框架梁柱搭接处的竖向裂缝同时出现;二层三层次之, 间或出现一种形式的裂缝;四层以上除设置伸缩缝处有面层的开裂, 均没有发现填充墙裂缝现象;

(2) 端墙、窗间墙及门窗洞口边角部位的破坏更为严重[1], 有两处端墙破坏比较严重无法正常使用。窗间墙震害裂缝的宽度可达完整墙体斜裂缝宽度的2倍～3倍。门窗洞边角部位一般出现延伸的斜裂缝, 宽度由边角部位最大逐渐延伸减小。

3填充墙震害原因分析

在水平地震作用下的框架结构, 填充墙与框架是同时作用的, 由于填充墙侧向刚度大, 故受到的地震作用较大, 而填充墙的抗剪强度又较低, 变形能力小, 所以填充墙的震害重于框架, 其破坏较早也较为严重。对于该教学实验楼, 填充墙震害产生的具体存在的原因从设计和施工两方面存在的可能原因进行分析。

3.1 设计方面

(1) 未考虑罕遇地震作用下的结构的弹塑性变形, 在进行弹性变形演算时分项系数选取不合理, 弹性层间位移值偏大, 加之框架变形一般属于剪切型, 下部层间位移较大, 在水平地震作用下, 层间发生较大的错动并且产生较大的地震剪力, 填充墙发生破坏, 并且呈现“下重上轻”的现象;

(2) 在填充墙材料的选取上, 采用的是烧结空心砖, 这种材料刚度较大而强度较低, 在地震剪力作用下产生较大的主拉应力引起脆性破坏。

3.2 施工方面

填充墙的砌筑质量以及与框架梁柱之间的拉结措施决定了本身的破坏程度[2]。

(1) 墙体施工质量差, 砂浆强度等级过低, 灰缝不够饱满。

只有当砌块的强度低而砂浆的强度较高, 砌体才会被拉断表面出现裂缝。如图 (12、13) 所示;

(2) 填充墙没有钢筋与框架拉结, 或者拉结不能满足地震时的要求。

填充墙用空心砖砌筑, 由于空心砖的竖孔的影响, 拉结钢筋无法设置在上下两层砖之间的砂浆内。

4填充墙抗震加强措施

通过该教学实验楼的震害考察和震害原因分析, 为了消除多层钢筋混凝土框架结构的震害, 建议在设计和施工过程中按照以下措施进行加强。

(1) 验算结构刚度比, 刚度计算应包括实心、空心砖等填充墙刚度, 力求不要形成薄弱层, 如无法避免形成薄弱层, 应加强薄弱层的刚度[3];

(2) 在进行结构弹塑性动力时程分析时, 弹性层间位移角的限值可根据《建筑抗震设计规范》 (GB 50011-2001) 规定的限值从严控制;

(3) 墙面抹灰的砂浆强度等级应与填充墙材料强度匹配;

(4) 施工时, 应严格按照设计规定, 设置墙柱拉结筋;

(5) 确保与框架梁、柱交界处的砂浆饱满、密实。填充墙框架梁底的空隙, 应预停一段时间, 待填充墙沉缩基本完成后 (一般7 d左右) , 再用斜砖 (或块) 填实顶紧并确保砂浆饱满密实[4];

(6) 填充墙宜采用轻质、高强、耗能性好的墙板, 少用或者不用空心砖、加气混凝土砌块等刚度大、强度低的砌体材料填充墙。如果用到烧结空心砖、蒸压灰砂砖、混凝土小型砌块、蒸压加气混凝土砌块, 其含水量的控制及停放时间, 应严格执行《砌体工程施工质量验收规范》 (GB 50203—2002) 的规定, 在湿度较大或者温度较低的环境下, 应该适当延长, 并且建议做配筋砌体。蒸压灰砂砖、粉煤灰砖以及混凝土小型空心砌块, 雨天不宜施工。

摘要：本文在调查了受“5.12”汶川地震影响的郫县某高校一框架结构教学实验楼填充墙震害的基础上, 分析了震害发生的可能原因, 从设计和施工两方面提出了多层框架结构填充墙的抗震加强的若干建议措施, 供相关技术人员参考。

关键词：多层框架结构,填充墙,震害,裂缝

参考文献

[1]王则毅, 杨盛和.房屋结构抗震[M].重庆大学出版社, 2003.

[2]尹宝江, 黄世敏, 等.汶川“5.12”地震框架剪力墙结构震害调查与反思[J].工程抗震与加固, 2008, (4) :37-40.

[3]韩丽霞, 金德宝, 莫庸.钢筋混凝土多层框架柱震害初步分析[J].工程抗震与加固, 2008, (4) :41-44.

[4]何星华, 高小旺.建筑工程裂缝防治指南[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

震害分析 篇5

年6月3日云南宁洱发生6.4级地震.对宁洱县城区的`砖混结构、框架结构、底层框架结构及空旷房屋等共15幢建筑的典型震害进行了分析.结果表明,造成建筑物破坏较重的主要原因有:①地基不均匀沉陷;②设计不合理;③设防烈度低;④施工质量差,砂浆标号低;⑤沉降缝不规范;⑥震害累积效应;⑦孤立山包及边坡陡坎影响等诸多因素.

作 者：非明伦 周光全 卢永坤 龚宇 郭毅 张彬 马方毅 岳建鸿 FEI Ming-lun ZHOU Guang-quan LU Yong-kun GONG Yu GUO Yi ZHANG Bin MA Fang-yi YUE Jian-hong 作者单位：非明伦,周光全,卢永坤,FEI Ming-lun,ZHOU Guang-quan,LU Yong-kun(云南省地震局,昆明,650224)

龚宇,GONG Yu(四川省地震局,成都,610041)

郭毅,张彬,马方毅,岳建鸿,GUO Yi,ZHANG Bin,MA Fang-yi,YUE Jian-hong(宁洱县地震局,云南宁洱,665100)

震害分析 篇6

关键词：桥梁结构；桥梁震害；抗震研究；抗震加固

一.桥梁结构的震害与特征

桥梁作为连接城市要道的交通枢纽，其重要性不言而喻。根据国内外对桥梁的震害调查，常见的震害类型主要有：桥墩的震害、支座的震害、桥台的震害、主梁的震害。

（一）桥墩的震害：其常见形式为桥墩倾斜、剪断、整体下沉、受压区混凝土开裂以及局部压溃、钢筋裸露变形等。桥墩的开裂位置主要发生在桥墩与基础连接处、桥墩与支座连接处、桥墩截面变化处。

（二） 支座的震害：设计支座时没有完全考虑抗震的构造要求，或由于支座材料和形式上的缺陷，导致支座在顺桥向与横桥向发生大的位移和变形，致使固定支座锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落，进而引发承载力的传递形式发生变化，对桥梁的其他部位产生不利的影响。

（三）桥台的震害：一般表现为桥台路堤同时延纵桥向坍塌或滑移。桩柱式桥台会发生桩柱倾斜、开裂、压塌和折断。重力式桥台则表现为胸墙开裂，裸露钢筋屈曲，由于自重过大还会发生整体移动、下沉和转动。桥台的位移与倾斜会导致全桥受力体系的改变，使主梁破坏，甚至倒塌。

（四）主梁的震害：一般形式为主梁坠落。主梁坠落主要还是由于桥梁其他结构发生破坏引起的。如：桥梁墩台沉降、倒塌，支座破坏，梁体碰撞。地震一般不会引起主梁结构本身破坏。

二.桥梁设计中应注意的问题

（一）桥位的选择

桥位的选择是桥梁设计中最为重要的一部分。进行桥梁结构抗震设计时首先要选择好桥位。桥位的选址应避开粘土层等受力不好的土层区域，选择基岩、坚实的碎石类地基和硬粘土地基。当发生一些特殊情况，导致桥梁必须修建在这些受力不好的区域中时，应适当增加桥梁的长度，将桥台设置在土体受力性能、稳定性能好的区域。同时，加强桥墩的构造要求。

（二）桥型的选择

桥型的选择首先应结合实际具体的情况，充分考虑地形、地貌、地质条件及震害经验来选择桥型。其次，在条件允许的范围内优先选择抗震性能好、便于修复加固的结构体系。

（三）桥孔的布置

桥孔的布置应尽可能的避免大跨与高墩的组合形式，优先考虑等跨径布置。尽量选择体型简单、自重轻、质量和刚度均匀分布，且施工方便的布置方案。因为特殊情况需要在地震后可能形成泥石流沟谷上修建桥梁时，孔跨间距和桥下净高应根据实际区域内地质条件适当增大。

三.桥梁抗震加固方法

在分析由于地震导致的不同程度的破坏的基础上，对桥梁进行加固应该考虑其延展力和承载力的设计，进而提高桥梁结构的抗震性能。

（一）结构连接件的维护

从以往的工程经验来看，致使桥梁失去使用能力多是由于桥梁上下两种结构之间难以承受地震所产生的相对位移所导致的。两种结构发生位移会使连接构件失稳进而引发破坏。桥梁上部结构下落所产生的冲击力将由下部结构直接承受，通常这个力是比较大的。对于这个问题，应该及时和定期的养护和监测支座、伸缩结构。一般的做法是增大支座与主梁接触的截面、安装限制支座发生位移的仪器、增加挡块使冲击力产生时具有缓冲空间。

（二）上部结构的加固

增大截面加固法：在梁板的受弯区域加设受弯钢筋可以大大提高桥梁结构的抗弯性能，这种方法简单有效。需要注意的是，如果受弯钢筋加设过多，梁板将变为超筋构件。为了预防发生这种情况的发生，可以采用加大下部截面的方法来做为限制超筋构件产生的手段。需要注意的是，新加入的结构与原有结构必须形成一个有机的整体，新老结构之间需要设置相应的连接且超过原有结构的承载能力的新增结构不能采用。

转换结构体系法：在原有的简支梁梁端增设受弯钢筋，使其相邻两跨与原简支梁形成多跨连续梁结构。由桥梁工程连续梁的受力特点可知，连续梁的跨中弯矩比简支梁的小，从而达到增大了桥梁承载能力的目的。

（三）下部结构的加固

支座的加固：发生地震时病害多发的部位往往是支座。从材料上来看，容易在地震作用发生破坏的一般是钢支座，其抗震能力较差，而橡胶支座具有较好的抗震能力。一般对于支座的加固手段是将钢支座替换成橡胶支座。对于那些有特殊质量和材料要求的桥梁结构，可以采用隔震支座进行抗震防护。当发生地震时，支座在产生较大水平位移的同时，能够吸收大量的地震能量，从而降低地震对上部结构的影响。

填充墙：针对于多柱桥梁来说，填充墙是一种施工经济、简单有效的方法。其主要目的是使原有结构的横向位移在一定范围内改变。其机理是：增大柱产生横向位移所需要的横向力，进而使全桥的横向位移得到控制，减小了桥梁结构产生塑性铰的可能性，提高了抗震性能。在实现对桥梁结构纵向位移的控制时，不能采用倾斜弧度小的排架填充墙结构，否则控制效果难以达到预期目标。

四、结束语

桥梁抗震是一个系统工程， 随着国家经济建设的快速发展， 大型运输车辆的不断增加，地震的频繁活动等，桥梁抗震方面的工作将面临更大的挑战，我们要高度重视桥梁的抗震研究，逐步改进和提高桥梁的抗震研究水平， 形成一个科学的桥梁抗震评价系统，减少因地震、船撞、车辆振动引起的桥梁损坏，确保桥梁的坚固与稳定。虽然目前我们对桥梁抗震方面的研究已经取得了一定成果和进展，但路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，我们应纵观世界桥梁界，继续为我国桥梁事业的发展而努力。

参考文献：

[1]JTG/T B02-01-2008，公路桥梁抗震设计细则[S]. 北京：人民交通出版社，1990.

[2]范立础. 桥梁抗震[M]. 上海：同济大学出版社2010.

[3]范立础，李建中. 汶川桥梁震害分析与抗震设计对策[J]. 公路，2009，（5）：122-128

[4]周海涛. 公路工程抗震减灾技术回顾与展望[J]. 公路交通科技，2010，（9）：27：39-43.

谈桥梁震害分析及抗震设计 篇7

国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明, 现在桥梁的破坏大多沿顺桥向和横桥向发生, 而顺桥向震害尤其严重, 分析其破坏原因主要表现在以下几个方面, 即:

1.1 地震位移造成的梁式桥梁上部活动节点处因盖梁宽度设

置不足导致落梁或梁体相互磁撞引起的破坏, 而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏, 拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝, 甚至整个隆起变形。

1.2 由于地基土 (如饱和粉细纱和饱和粘沙土) 的地震液化影响,

同样加大了地震位移的影响, 进而放大了结构的振动反应, 使落梁的可能性增大。当采用排架桩基础时, 则使桩基的承载力降低, 从而造成与地震反应无关的过大的竖向和横向位移, 而简支梁桥对此尤为明显。另外, 由于地基软弱, 地震时当部分地基液化失效后引起了结构物的整体倾斜, 下沉等严重变形, 进而导致结构物的破坏, 震害较重。

1.3 支座破坏, 在地震力的作用下, 由于支座设计没有充分考虑

抗震要求, 构造上连接与支挡等构造措施不足, 或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素, 导致了支座发生过大的位移和变形, 从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等, 并由此导致结构力的传递形式的变化, 进而对结构的其他部位产生不利的影响。

1.4 软弱的下部结构破坏, 即由于桥梁下部结构

不足以抵抗其自身的惯性力和支座传递的主梁的地震力, 导致结构下部的开裂、变形和失效, 甚至倾覆, 并由此引起全桥的严重破坏。

1.5 在松软地基上的桥梁, 特别是特大桥、大中桥, 地震时往往发

生河岸滑移, 使桥台向河心移动, 导致全桥长度的缩短, 这类震害是比较严重的。

1.6 另外桥梁结构的震害还表现在如结构构造及连接不当造

成的破坏、桥台台后填土位移过大造成桥台沉降或斜度过大造成桥墩台承受过大的扭矩而引起的破坏等多种原因。

2 桥梁抗震设计原则

合理的抗震设计, 要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合, 使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求, 就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素, 并具有丰富的经验和创造力, 而不仅仅是按规范的规定执行。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则, 这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

2.1 场地选择。

除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外, 还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是:避免地震时可能发生地基失效的松软场地, 选择坚硬场地。

2.2 体系的整体性和规则性。

桥梁的整体性要好, 上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落, 同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上, 结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整, 避免突然变化。

2.3 提高结构和构件的强度和延性。

桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动, 因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小, 并使结构具有适当的强度、刚度和延性, 以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下, 提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形;强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形, 使其刚度与强度逐渐退化, 因此, 只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。

2.4 能力设计原则。

能力设计思想强调强度安全度差异, 即在不同构件 (延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件) 和不同破坏模式 (延性破坏和脆性破坏模式) 之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异, 确保结构在大地震下以延性形式反应, 不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中, 普遍采用“强柱弱梁, 强剪弱弯, 强节点弱构件”的设计思想。

2.5 多道抗震防线。

应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系, 则在强地震动过程中, 一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构, 避免倒塌。因此, 超静定结构优于同种类型的静定结构。但相对于建筑结构, 桥梁在这方面可利用的余地通常并不大。

3 桥梁的抗震设计

3.1 抗震装置的设计

抗震装置的设计和结构其它构件的设计是抗震桥梁抗震设计的两个主要方面。抗震装置的设计是抗震设计的中心, 当前, 在桥梁的抗震设计中较为普遍采用的方法是弹性反应谱法, 这种方法被大部分国家采用, 但有不同的规范, 主要有美国的、日本的和欧洲的规范, 它们之间区别不大, 主要在于计算公式的不同, 这些计算公式是指抗震装置等效刚度的计算和和等效阻尼的计算, 与之相对比, 那些复杂性强或较为不规则的桥梁, 较为常用的方法是时程方法。

弹性反应谱方法之所以得到普遍采用, 一方面是因为施工时计算的相对简单, 另一方面是因为它和现有的规范计算方法很接近, 这样便易于接受, 最后应当引起注意的是众所周知抗震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与抗震装置在地震中的最大变形程度有关的, 继而抗震装置的变形又与整个桥梁的地震响应程度有关系, 所以客观上要求我们对于采用弹性反应谱方法进行的抗震设计应当是一个不断完善和变化的过程。由于在具体的计算中, 对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用, 因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估, 地震发生后, 较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案, 方案完成后, 再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

3.2 细部构造的设计

桥梁的附属结构在桥梁的抗震设计中同样发挥着巨大的作用, 这些附属结构和构件主要包括限位装置、伸缩缝、防落梁装置等, 通过对诸多震害调查的分析和动力时程分析我们发现这些细部构造是影响桥梁结构动力响应和隔震效果的重要方面。但当前普遍存在的问题是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计、将其置于次要地位, 另外一方面这也是由于在地震响应的计算时附属结构的计算方法较为复杂造成的。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。

4 结束语

目前我国高速公路还处于建设的高峰期, 还有很多高速公路桥梁需要建设作为设计工作者, 需要不断完善自己的设计作品, 更好地服务于公路建设, 大家共同总结经验, 采取有效的措施来进一步提高桥梁结构的抗震能力, 进而提高耐久性。

摘要：桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施, 它具有极强的社会公共性, 建设时其投资较大且后期运营管理中也相对困难。另外桥梁作为危机管理系统的重要构成部分, 应当具备较强的抗震性能, 因为桥梁抗震性能的提高可以有效地减少地震后的损失。

钢结构震害分析与研究 篇8

钢结构在发生地震灾害时, 通常变现为以下几种形式:发生在柱脚基础上的破坏、梁柱节点位置破坏、相关连接部位的破坏、大截面表现出的脆性破坏或者整个建筑的倒塌的破坏[1]。

1 地震灾害

1.1 柱脚基础的震害

非埋人式柱脚包括外露式柱脚和外包式柱脚。20世纪末端, 日本阪神发生了一次较大的地震后, 柱脚基础的底端发生了螺栓的脱落, 混凝土破坏, 钢筋被压弯, 显然此种破坏形式出现频率相当高。其中有一未倒塌房屋的钢筋混凝土结构的柱脚螺栓断裂且有水平位移。北陵地震中, 柱翼缘和底板都出现了裂缝, 锚栓也造成了破坏。造成柱脚破坏的原因或许是因为在我们设计中, 忽略了地震发生时产生的过大的拉力, 甚至是竖向震动。

1.2 梁柱节点连接的破坏

在许多地震中, 梁柱刚性节点遭到破坏的情况有很多。节点发生脆性破坏的因素有主要 (1) 带有不合格的裂缝; (2) 坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝; (3) 梁翼缘坡口焊缝应力过大; (4) 梁的屈服应力远远超过了标注值; (5) 柱翼缘板在横向方面不能确定其抗拉强度与延性; (6) 柱节点处剪切屈服和变形量太大, 造成了坏的影响。

1.3 大截面钢柱脆性断裂

在1979年7月以前建成的芦屋市海滨城高层住宅小区的21栋住宅楼内发生了刚柱的脆性断裂, 分析其原因可以初步得到以下结论: (1) 竖向地震和倾覆力矩致使柱承担的拉力过大; (2) 断裂发生在带有焊缝缺陷的较弱部位; (3) 在进行厚板的焊接时因处理不当引起焊接点附近的延性不强; (4) 地震时由于日本正处于冬季最冷时节, 钢柱的温度过低。

1.4 柱间支撑及连接的破坏

在发生地震的地区, 较多地发生破坏的地方有:支撑与节点板连接处、支撑与柱连接处、支撑杆件的不稳定[2]。支撑作为框架结构中和工业厂房中最为关键的部位, 若发生地震, 支撑是最先起到承受地震作用, 在核心支撑受到不断荷载作用的过程中, 整天结构会发生失稳。在螺栓连接处通常会发生以下一种破坏形式, 表现为在截面削弱处发生破坏、节点板薄弱部位发生破坏、螺孔出发生的破坏。

1.5 大跨度钢结构的破坏

在大跨度的钢结构当中, 倘若发生震害作用, 通常表现为屋架处发生失稳破坏, 屋盖发生破坏、网架结构的杆件破坏[3]。倘若在支撑构架的横向和纵向宽度较大时, 会造成结构有局部失稳破坏, 从而会导致疲劳破坏, 这样的事情往往很少见。

2 钢结构震损建筑加固设计原则

钢结构震损建筑抗震加固设计原则应符合下列要求:

(1) 采用加固的措施时要根据相关的规定且综合分析来确定, 要加强结构的整体性, 改变构件的受力情况, 以提高结构的整体效能; (2) 改变或者增强构建的布置方式, 尽量将风险因素降到最低, 提高结构的刚度和强度; (3) 增减构件时要与原有的构件之间设立安全可靠的连接;增加的墙柱都要设立有用的连接; (4) 倘若加固所需要的材料形式与原来的结构形式一样时, 其强度等级要高于原来结构的强度等级; (5) 在现有不规则建筑中, 待结构加固后, 其质量和刚度应该分布匀称; (6) 针对现有的结构当中, 其抗震能力较低的部位或者承载能力不够的部位, 要适当采取增强的措施; (7) 在订立加固方案时, 要结合现有结构的构造特点以及其紧急性进行综合性的分析, 运用新技术和新材料; (8) 加固时应该通过维修改造的措施来改善结构的使用功能, 并注重其美观效果; (9) 加固方式方法宜方便施工管理, 尽量减少其对居民的生产、生活降低影响。

3 钢结构的加固方法

3.1 柱脚震害的加固

针对柱脚灾害时的处理加固方法, 应该对螺栓较松弛的部位进行改善加固;针对拉直螺栓的进行加固时可以沿着轴力方向进行加固, 保证其达到预定的强度;针对柱脚处的钢筋混凝土出现脱落, 已经加固的螺栓进行断裂时, 我们可以采取将部分混凝土进行去除, 并在钢柱脚处采取将周围套住的方式进行处理, 以增强其强度[4]。

3.2 斜撑震害的加固

斜撑 (包括柱间支撑、屋架水平支撑和垂直支撑) 是抵抗水平力的重要的构件, 地震的破坏形式主要有压屈失稳破坏、连接螺栓部位的破坏、节点的破坏等形式, 针对现有的截面宽度不够、长细比较大的斜撑, 变形小可以采取调高截面的宽度且贴焊构件的措施来加固;倘若变形大或者出现了压屈失稳的状况下, 将采取更换部件和螺栓等措施。与此类似, 受弯杆件和受压杆件也可通过增大截面的方法来提高承载力。

3.3 格构式柱震害的加固

以螺栓连接形式的格构柱和以焊接的角钢和钢板构成的格构柱在发生震害时主要是由斜杆和弦赶出现了破坏或者其连接部位出现了断裂等, 其加固修补的方法主要由更换杆件和连接件, 倘若在柱头和柱脚的杆件出现破坏时, 通常情况下我们要采取对整个结构的部件进行修补。

3.4 柱断裂的加固

在进行安全的支顶的状况下, 首先将柱子破损的地方进行部分的剔除或者加固, 再将新的安全的柱断进行补加, 在此基础上要综合考虑好在进行焊接时材料的特性影响以及楼板之间产生错位的状况的发生。必要时要加固板的厚度, 尤其是切断部位, 在部分柱子切断出要增加钢筋圈套, 这样可以增强柱的整体性能。对于巨型框架结构桁架式构架柱子的断裂, 以提高强度修补为原则, 除了在断裂处刨槽、焊接外, 还在每侧增加焊接肋板进行加强[5]。

3.5 柱端屈曲的加固

针对柱断出现部分被压曲的情况, 我们可以将凸鼓面通过一定的措施打造成平面, 然后在局部进行焊接。同时也可以肋板进行加固。特别注意的是钢柱属于冷断面, 所以在拐角处我们应该避免焊接。

3.6 梁端屈曲的加固

针对框架梁出现了部分屈服的梁, 需要将梁端进行切断, 然后再连接上新的构件;针对梁翼缘出现屈服的形式, 要通过加固板的措施进行加强, 从而提高整个结构的强度。

3.7 提高耗能能力的加固

通过提高减振效能, 增加部分效能减振的设备来提高整个结构的安全性, 保证其主体结构的稳定。

4 结语

本文在总结钢结构在地震中的震害和成因的基础上, 对目前国内外钢结构抗震的研究进展作了简要分析和论述, 提出了震损钢结构的加固设计原则, 在此基础上, 根据国内外的加固经验, 系统总结了适于钢结构特点的震损加固方法, 可供加固设计以及规范修订参考。

参考文献

[1]Hiroshi Tagawa, 雷克, 杨彬.地震作用下钢结构的破坏及抗震性能的提高[J].建筑结构, 2011, (12) .

[2]赵俊贤.无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能试验及工作性能研究[D].哈尔滨工业大学, 2007.

[3]范中暄.网架结构震害分析——9度地震作用的新疆乌恰县影剧院屋盖[J].工程抗震, 1992, (2) :41-45.

[4]王达莉.浅论钢筋混凝土结构的加固补强方法[J].城市建设理论研究:电子版, 2011, (17) .

楼梯结构的震害分析和设计建议 篇9

历次的地震灾害表明楼梯间一直都是框架和砌体结构的一个震害集中区, 尤其是今年的汶川地震, 让所有关注它的工程师开始认真思考如何对楼梯的结构设计进行改进, 以期其成为一个救命的安全通道 (“安全岛”) 而不是阻断人们逃生的枷锁。为此本文从以下几个方面进行分析、探讨。

一、楼梯的破坏形式

由于作者没有机会实地接触和考虑地震灾害情况, 仅从公开的照片资料进行分析 (如图汶川地震震害照片) 。作者认为可将楼梯的破坏归类如下: (一) 倒塌破坏, 可分为一种是由于支承结构的倒塌引起, 正所谓“皮之不存, 毛将焉附”;另一种是由于底部楼层楼梯梯板拉断、压碎等自身承载力不足导致楼梯通道被阻断, 失去使用功能。 (二) 严重破坏, 一般是底部楼梯梯板被拉裂或者压碎导致板底钢筋爆出, 或者楼梯平台梁上下梯段柱端、梁端发生剪切、剪弯破坏, 部分节点处发生剪压破坏等, 但是如果此时与主体结构的连接好的话, 不至于倒塌下来。 (三) 中等破坏, 一般明显开裂, 但处于可修水平。设想一个整体结构若无法实现大震不倒的目标而倒塌, 那么附属于其上的楼梯单元要依靠它来支承, 必然发生破坏;或者支承楼梯的局部构件由于承载力不足产生破坏, 也将导致楼梯破坏。正因为如此, 所以首先必须要保证的整体结构的安全, 而整体结构的安全却也不能视楼梯不见, 传统的楼梯设计未考虑抗震设计要求, 可能造成此处破坏先发生, 或者导致支承构件的承载力不足而破坏, 进而影响群众逃生或反作用于整体结构, 危及整体结构的安全。这也正是此次抗震设计规范修改楼梯设计的基本原因。

二、楼梯水平传力体系

要从传力角度分析上述的结构破坏形式, 可以从目前的楼梯结构设计方式所决定的楼梯水平传力体系来看, 首先楼梯结构的竖向传力体系, 一般没问题。而楼梯是如何传递水平力呢?在进深方向上, 一般来说水平力是通过楼板传递给竖向构件的, 那么在楼梯开洞的地方, 要传递的水平力将与楼梯板轴力的水平分量相平衡, 并且由于楼梯板是坡度的缘故, 具有更大的刚度而造成内力的集中, 楼梯实际上起到一个“K”型支撑的作用 (注意) , 因此, 楼梯板若无经过合理的设计而无法可靠的传递水平力, 那么承载力就会不足。而在开间方向, 由于楼梯板与隔墙甚至是剪力墙平行, 直接通过楼梯结构, 也会承担一部分水平力, 此部分内力可大可小, 一般可通过构造措施保证, 但是对于较复杂的楼梯, 则也存在造成破坏的可能 (可参考图汶川地震震害照片) 。

三、楼梯结构概念

之所以提出楼梯结构的概念, 是因为传统的楼梯设计并无具体的结构设计要求, 形式多样, 无完整的结构概念。因此作者认为应该将楼梯设计提升到一个局部结构单元的层次。这个因为: (一) 楼梯间的本身特点决定了此处有大量墙体的存在将集中地震力, 而这个地震力的传递途径在传统的设计理念中并未予以计算和设计, 存在传力途径不清晰的问题, 所以要对楼梯的布置和结构形式做具体要求 (可参考新抗震规范) 。 (二) 楼梯仅承担和传递竖向力, 导致自身和支承构件 (比如外墙) 抗震承载力偏低。将楼梯提升到局部结构单元, 就意味着需要对楼梯进行竖向和水平传力体系设计, 需要将楼梯的水平荷载和抗震承载力定量化, 引入抗震构造措施的具体要求, 同时明确支承构件的抗震设计要求 (可参考新抗震规范) 。 (三) 采用“放”, “缓”, “抗”的设计原则, 根据具体情况化解楼梯子结构与周边整体结构的互相“矛盾”和“依存”关系。

四、结构分析建议

根据上面的分析, 可见在实际设计当中可以有几种简化方法: (一) 以面单元模拟楼梯板, 进行精细的结构计算, 显然这种方法比较精高些但是模型和计算麻烦, 面单元的内力可作为楼梯设计的外力指标; (二) 将楼梯简化为支撑构件的形式在模型中进行计算, 这种方法也比较麻烦而已精度会差一些, 但是提取内力方便; (三) 进一步简化, 与传统设计方法一样, 计算模型中以楼板替代楼梯, 来传递内力, 即忽略楼梯对整体结构的影响, 此时若楼梯布置的对称性较好, 整体指标的结果一般偏安全, 通过提取楼板所传递的内力, 作为楼梯结构的水平外力指标 (尚需放大, 要取典型部位进行分析) , 但是对于楼梯布置不规则, 会对结构动力特性产生产生很大影响的情况, 此法不可。在抗震设计规范没有规定楼梯具体抗震设计分析和计算方法的时候, 可以根据实际情况, 应用上述思路进行设计, 前提是要注重楼梯结构的概念设计。

五、楼梯结构抗震性能化的设计建议

多层砌体结构震害分析与防治对策 篇10

历次震害表明, 多层混合结构房屋受地震破坏最为严重, 1976年的唐山地震, 在1 000栋以上多层砖房中, 倒塌率为70%-90%;1991年的新疆柯坪地震, 1993年的云南普洱地震, 多层砖混房屋的破坏率达到75%。其中, 未设计的老旧建筑比经设防的新建建筑破坏严重, 纵墙承重房屋比横墙或纵横墙承重房屋破坏严重, 平面形状不规则的建筑物震害比简单体型的建筑物严重, 节点构造不合理, 纵横墙拉结不充分, 整体刚度差, 均为地震严重破坏的隐患。多层砖房中的纵墙或横墙承重房屋, 由于其另一方向的约束墙太少, 间距大, 因而房屋另一方向刚度较弱, 空间刚度和整体性能较差, 抗震性能低, 在高烈度区时, 墙体由于平面外的失稳先行破坏, 进而引起整个房屋的倒塌;而两个方向承重墙体布置适当的纵横墙联合承重房屋, 由于其限制了纵墙的侧向变形, 增强空间刚度和整体性, 对承受纵横两方向的水平地震作用, 以及抗弯、抗剪都非常有利, 因而震害比纵墙承重房屋要轻得多。在“9·21”台湾大地震中, 对于许多的低层邻街房屋, 由于其邻街一侧大都无纵墙, 只在背街一侧设置纵墙, 在地震作用下, 因刚度分布不合理及整体性差, 而出现大量倒塌。

楼梯间墙体的破坏, 比其他部位墙体的破坏严重。由于楼梯间墙体平面外的约束差, 同时平面刚度较大, 因而分担承受的地震作用也大, 特别对于顶层楼梯间, 层高相当于一层半, 平面外约束减少, 此部位的破坏比其它部位严重, 上部比下部严重。屋顶的女儿墙、楼梯间、水箱间等, 根部与下部结构连接薄弱, 刚度突变, 受鞭梢效应影响严重, 在地震时容易率先破坏倾倒。而且, 由于其地震作用, 通过周边的屋面结构传到下部墙体, 当屋面结构刚度不够时, 在突出屋面结构的下部一定范围内破坏相对集中。在1985年3月, 发生在四川自贡4.8级地震中, 由于其处于近震中地区, 在承受水平与竖向地震的耦合作用下, 大部分有出屋面楼梯间的房屋, 不但自身破坏严重, 与其连接的屋面结构也出现裂缝。门窗洞口开得多而且大的墙体破坏严重, 如窗间墙布置不合理, 墙段长度过大或过小, 宽墙垛因吸收过多的地震作用而先破坏, 窄墙垛因稳定性过差也随后失效。对于大洞口的上部过梁或墙梁, 在竖向地震作用下, 有时中部断裂破坏。当洞口过大且过高时, 若洞口边缘离最近的垂直方向墙体过长而无有效约束, 形成悬墙, 容易造成失稳而率先破坏。

地震造成房屋的破坏, 影响的因素是多方面的。由于砖混结构的布置形式、结构反应和动力特性不同, 抗震性能也各有不同, 而且, 还与地震烈度、地基条件、建筑体型、房屋的质量、刚度、空间整体性、构造措施和施工质量等因素有关。现就其主要影响因素分析如下:

(1) 房屋空间刚度的影响, 房屋的抗震能力取决于房屋的空间整体刚度和整体稳定性。多层砖房因有纵横墙和刚性楼盖组成了一个有空间刚度的结构体系, 由于它的刚度大、自重大, 承受的地震作用也大, 当其平立面布置较规则时, 房面的质量重心和刚度重心接近或重合, 结构因地震作用引起的偏心扭转效应很小, 表现出较好的抗震性能, 对于拉伸或内收尺寸较大时 (如L型或T型平面) , 在房屋转角处则由于应力集中有较大的地震反应, 破坏也比较集中。

(2) 墙体强度的影响, 多层砖房的墙体破坏严重, 主要是因为砖砌体材料是脆性材料, 抗拉和抗剪强度都很低。墙体在水平地震作用下, 主要是受剪和受弯, 而砖墙砌体砖缝的抗剪和抗拉强度较低, 从而使得墙体出现裂缝而破坏。从各种震害特征中看到, 影响墙体抗震性能最重要的因素, 是墙体的强度。往往由于砂浆抗剪强度低砌筑质量差, 使墙体震害加重。

(3) 场地和地基的影响, 由于地质构造不同, 场地卓越周期的不同, 对上部各种建筑的结构反应和震害影响也各有不同。当场地的卓越周期相近时, 地基与建筑物产生共振作用, 加大了震害, 最容易造成房屋的严重破坏。

(4) 结构构造措施的影响。多层房屋的墙体、楼盖, 以及各部的构件之间的锚固和拉结, 可以构成空间整体, 充分发挥结构的整体作用, 加强空间刚度, 使地震作用迅速传递, 分布合理。这样, 合理地采用结构构造措施, 加强墙体之间、墙体与楼层之间、各部位构件之间的节点连接, 是很重要的。

(5) 施工质量的影响。施工质量对房屋震害也是非常重要的。由于砌体房屋施工质量的好坏, 直接影响房屋的抗震性能。特别是墙体的强度和墙体的拉结等, 墙体强度主要取决于砂浆和砌块的强度以及施工操作的质量, 其中砂浆强度等级是最关键的因素, 对墙体的抗震性能起决定性作用。

(6) 竖向地震作用, 除水平地震作用外, 对于近震中地区的房屋, 竖向地震作用有时也起主要作用, 此时房屋的破坏情况表现为上部比下部严重。

震害防治对策, 从近些年来的震害经验来看, 凡符合现行抗震规范要求进行设计的建、构筑物, 在正常施工水平下, 均表现出良好的抗震性能, 未经抗震设防的旧有建筑物, 经抗震加固后, 亦对减轻地震灾害具有明显效果, 说明现行抗震规范的实施对保护人民生命财产的安全起到了关键的作用。与此同时, 各地的抗震部门针对现阶段出现的复杂情况, 加强了管理, 不断增强人们对地震灾害的防治意识, 并结合近几年来的震害经验, 对砌体房屋抗震性能提出了新的要求, 并起到指导设计工作的作用。将抗震规范基本要求中指导性的条文细化, 例如, 对多层房屋平面形状的局部外伸或内收尺寸进行量化, 便于抗震和设计部门操作。加强对房屋重要部位的构造要求;加强楼梯间的构造柱设置, 对房屋端部、门窗边墙体的尺寸要求更为严格, 对大尺寸的门窗洞口进行边框加强以及房屋角部构造柱的配筋加强等。针对部分地区房屋存在超越规范规定房屋层数的具体情况, 应对该类房屋制定更为严格的细部构造措施和要求。或制定响应的施工标准, 以指导工程实践。例如, 对于8度区的空心砖砌体房屋放宽规范限制, 可以盖到7层, 但对其开间大小、平面布置、构造柱及圈梁的设置、楼屋面结构形式等都做出了相应的严格规定, 并考虑整体弯矩的影响。对地区场地土进行详细的区划, 避免场地土异常引起的烈度异常对设防房屋造成不必要的损坏。对于一些新兴城镇地区, 砌体房屋大量出现, 详细的场地土区划可以指导设计管理部门考虑场地条件, 作用砌体房屋的抗震设计工作。在建筑物基础部位安装隔震器与阻尼器, 减少上部建筑物的地震反应。例如, 叠层橡胶隔震支座及滑移隔震支座等的研究与应用。对于远离震中, 发震概率比较小的地区, 房屋主要受水平地震作用, 此种隔震技术的应用能起到事半功倍的效果;对于近震中地区, 则要采取必要的措施, 考虑竖向地震的影响。结合当前墙体改革的需要, 从节约能源, 变废为宝, 增强墙体抗震性能出发, 研究新结构、新材料、新工艺、新技术, 以满足我国城镇建设可持续发展的要求。当前出现的配筋约束砌体, 在强度、整体性、耗能性能等方面均优于传统的砌体结构, 应推广使用。

由于在规范中对多层砌体房屋的地震作用, 一般只考虑水平方向, 因此, 在现有程序分析时, 房屋上部结构抗震验算容易满足, 使得工程设计人员调整降低上部结构的砌体强度等级或砂浆强度等级以节约投资。对于特殊地区, 如可能遭遇较强竖向地震作用时, 反而成为薄弱环节, 所以, 对于近震中地区可能遭受较强水平及竖向地震作用的房屋, 应适当加强房屋上部的安全度。对于不同的楼、屋盖类型, 墙肢的长短、墙体的间距对地震作用的反应也不相同。当房屋楼、屋盖形式及其间距满足或接近抗震规范所规定的刚性方案房屋时, 水平地震作用在各段墙体之间的分配按层间刚度进行, 因较长的墙段所承受的水平地震作用的增加幅度大于其抗震面积的增强幅度, 因而, 在抗震验算时, 较长的墙段往往不能满足, 或采取措施后, 其安全度低于长度较短的墙段, 当遭遇罕遇地震作用时, 较长墙段将率先破坏, 在累积损伤的作用下, 其余墙段依次被各个击破。对于弹性方案房屋, 其情形则相反, 对于长度较短而承受荷载较大的墙段, 比其他墙段更易破坏。在建筑设计和结构设计阶段, 应采取措施尽可能使各个墙段具有相近的安全度, 在纵横两向及各个墙段之间实现“等级”设计。《抗震规范》中多层砌体房屋的抗震计算, 说明“可只选择承载面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面抗剪验算”。然而, 对于孤立且墙段上支撑有梁的窗间墙, 若其长度不长, 因而水平地震作用按刚度进行分配时符合“承载 (水平作用) 面积不大且竖向应力不小”可考虑其安全度高于其他墙段。但地震发生时的震害情况并非如此, 由于其承受竖向荷载较大, 因而, 其稳定性将低于其他墙段, 破坏反而相对集中。“9·21”台湾地震时, 带有单边悬挑走廊的学校建筑, 因此破坏严重, 在设计中应引起重视。

摘要：叙述了多层砖混房作为我国民用建筑的结构类型之一, 在历次地震中破坏最为严重的实例。并分析了多层砌体结构造成破坏的原因。提出了有针对性的防治对策。

关键词：多层混合结构,地震烈度,刚度,空间整体性

参考文献

[1]张敬书.砖混房屋抗震设计中的几个问题, 工程抗震.2000 (2)

[2]王亚勇, 皮声援.台湾9.21大地震特点及震害经验, 工程抗震.2000 (2)

[3]贾英杰, 袁泉等.砌体结构震害分析与防治对策研究, 工程抗震

震害分析 篇11

确定高层框架结构建筑的层延伸率

(1) 为建筑各层屈服剪力系数的计算:

其中:Qyi—结构楼层屈服剪力, QRi—结构楼层最大弹性地震剪力, qi—各楼层屈服剪力系数。

(2) 为最大延伸率和屈服剪力系数的关系式:

计算出两轴向的层最大延伸率μmax来判别建筑物的损毁程度。考虑建筑物现状、设防烈度、施工质量对抗震能力的影响作用, 用式 (3) 中μ (修正延伸率) 作为判定建筑物的破坏等级。

式中μ—修正延伸率;

Ci—修正值, 按表2取值。

对调查单体建筑的震害预测

所调查的单体建筑地上13层, 系钢筋混凝土框架-剪力墙结构, 按7度设防。表3为调查建筑物的基本参数信息。

根据前述方法对结构进行分析计算, 计算结果显示, 在6度、7度、8度地震作用下, 延伸率均小于1.0, 结构处于弹性状态, 建筑物无破坏, 属于基本完好。表4显示9度烈度时各层x方向参数计算结果, 9度地震作用下, 1、3、6、8~13层延伸率均小于1.0, 结构处于弹性状态, 无破坏;2、4、5、7层延伸率大于1.0, 进入屈服状态, 发生轻微破坏。

对县城高层建筑的抽样调查

所抽样调查的高层建筑单体5栋, 用抽样统计方法确定建筑物延伸率的均值和方差, 计算过程详见式 (4) , 计算结果详见表5。通过抽样调查和分析结果, 在6度、7度、8度地震作用下, 延伸率均小于1, 结构处于弹性状态, 建筑物无破坏, 属于基本完好。9度地震作用下计算结果看出, 只有局部建筑有轻微破坏。9度地震作用下有轻微破坏的建筑占抽样建筑面积的比例为20%。

对县城高层建筑的震害概率预测

对*县城区高层建筑进行震害预测, 根据抽样调查计算分析结果, 在确定地震作用下发生各级破坏的概率由式 (6) 计算。

其中I—地震的作用强度;

f (µ) —层延伸率的概率分布值。

P[Djµ]当楼层最大延伸率为μ时, 发生j级破坏的概率, 由式 (7) 计算。

由积分式 (6) , 求出各破坏等级的发生概率。

通过调查, *县现有和在建的高层建筑38座, 总建筑面积252690m2。详见表6。通过对样本和总体的调查和分析结果, 在6度、7度、8度地震作用下, 延伸率均小于1, 结构处于弹性状态, 建筑物无破坏, 属于基本完好。9度地震作用下计算结果看出, 只有局部建筑有轻微破坏。9度地震作用下有轻微破坏的建面积为50538m2。

结语

根据结构分析模型, 对高层框架结构单体建筑进行弹塑性分析, 采用层延伸率为指标, 根据其延伸率数值大小判断建筑物的损毁程度和破坏概率, 并以此对整个县城的高层建筑进行震害预测。再通过对整个城区高层建筑进行抽样调查、样本分析及所有高层建筑物的统计结果, 用延伸率的大小确定建筑的破坏程度和破坏概率, 最后对整个县城的高层建筑做出震害预测。该方法可用于对钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构的高层建筑进行震害预测, 从而得到整个城区高层框架结果建筑物的震害预测结果。