震害建筑物（精选11篇）
震害建筑物 篇1
摘要：对已有城市一般建筑物震害类比法进行了改进,基于改进的震害类比法编写一套面向对象的可视化程序,并建立相应的数据库,以期迅速、方便且简单地预测城市一般建筑物的震害。
关键词：一般建筑,震害预测,类比法,面向对象可视化程序
随着新一代工程建设标准的颁布实施,我国进入了新一代抗震防灾规划的研究和编制时期。震害预测工作是抗震防灾规划基础研究的重要组成部分,通过震害预测分析,深入了解城市地震灾害规模及其分布情况,正确评价城市各类房屋的抗震能力、薄弱环节以及完成其预定功能的状况,为开展城市抗震防灾工作提供科学的依据。
以往的震害预测方法大多是基于建筑物物理力学模型,结合宏观震害经验的半经验半理论方法[1]。对于大中型城市而言,现场调查建筑物诸多物理力学参数的工作量是相当惊人的,在实际运用中并不现实。为此,有专家提出了建筑物震害预测的类比预测方法。此方法提出了如何利用已有建筑物单体的震害结果,对其他建筑物单体的震害进行预测。本文以类比预测方法作为理论基础,在其基础之上进行合理改进,并建立了一套面向对象的可视化城市一般建筑物震害预测系统,为武汉市抗震防灾规划的修编提供参考。
1 城市一般建筑物震害类比法简介
震害类比预测方法的基本原理是利用加权海明距离来度量两幢建筑物之间的相似程度,公式如下:
其中,X,Y分别为两幢不同的建筑物;xi,yi分别为建筑物需要类比的参数;ωi为权重,表示每个因素的重要程度。
从式(1)可以看出,无论X,Y如何取值,恒有d(X,Y)≥0。距离越大,则两者差异越大;距离越小,则两者差异越小;如果X=Y,则有d(X,Y)=0,即两者相同。
如上所述,如果已知一个地区N幢建筑物单体Sj(j=1,2,…,N)的震害结果,则建筑物X的震害预测结果与建筑物Sβ的震害结果相当,β∈[1,N],满足:
一般认为,对于不同结构类型的两幢建筑物进行比较是没有意义的,即可能导致类比结果的错误,所以在进行类比之前要对建筑物的结构类型分类,同类建筑进行类比震害预测。选取建筑物的高度、建筑年代、现状质量、用途、主要墙体材料和建筑物所处场地类别等若干个因素作为度量的标准,权重基于专家的意见主观确定给出[2]。
2 对类比法的两点改进
1)以往的震害预测类比法对所有结构类型都选取相同的五个因素[3]。笔者认为对不同的结构类型而言,影响震害结果的因素是不同的,而且相同的因素对不同的结构类型而言,影响程度也是不同的。所以笔者提出在震害预测类比法中对不同的结构类型采用五个不同的影响因素。这些因素可以由唐山、海城等地震中的建筑物震害分析得出[4,5]。不同结构的不同影响因素及其权重如表1所示。
2)以往的震害预测类比法采用的是预测建筑物的震害与样本库中加权海明距离最小的建筑物的震害相同。笔者认为由于影响建筑物震害的因素众多,故即使相同结构类型的建筑物五个因素都相同也有可能出现不同的震害,那么预测建筑物仅仅与样本库中加权海明距离最小的建筑物的震害相同是会产生一定误差的。为了减小误差,笔者提出保留五个最小加权海明距离,并记录下这五个最小加权海明距离样本建筑物的震害,震害等级次数出现最多的震害就为预测建筑物的震害。
3 预测系统的介绍
3.1 系统编程
该系统采用面向对象的可视化编程技术,程序采用Visual Foxpro 6.0编制,主程序分成样本输入和震害预测两部分。样本数据可以采用Excel电子表格导入,也可以从程序中输入。待预测的群体建筑物通过Excel表格统计后,通过该系统可以直接在Excel表格上对建筑物进行震害预测。
3.2 样本数据库的建立
房屋震害预测样本主要由历次地震中的实际震例组成,对于实际震例较少的结构类型,利用传统的半经验半理论预测方法加入震害样本作为补充。
为了使预测结果更加符合逻辑性,在样本的选取上有如下的考虑:1)场地类别越差,震害越严重;2)设防烈度越大的建筑,震害应该越轻;3)同类房屋预测震害的烈度越高,震害越严重;4)建筑现状有差异的同类建筑,其他条件相同的情况下建筑的质量越差,震害应该越严重。
3.3 系统震害预测的步骤
对每栋建筑物通过数据库搜索技术搜索样本数据库,如果有同样建筑物于样本中,则以该样本的震害结果作为预测房屋的震害结果。如果没有,则求该房屋与样本数据库中相同结构类型房屋的相似性。通过计算加权海明距离保留五个最小值,并记录下这五个最小加权海明距离样本建筑物的震害,震害等级次数出现最多的就为预测建筑物的震害。具体的城市一般建筑物震害类比预测系统框图如图1所示。
4 算例
为了验证该系统预测的准确性,笔者收集了一些城市高层的实际震害和经过半经验半理论方法预测的一些城市高层的震害[7],将其与经过该系统进行预测得出的震害进行比较。通过比较,准确率在75%,笔者认为这是由于样本的数量偏少造成的,样本的数量越多,预测的准确率越高。
5 结语
1)采用该系统对城市一般建筑物进行震害预测大大减少了对城市房屋基础资料调查的工作量。
2)通过对以往类比法的改进,使预测的结果更加准确,原理也更加符合人们已有的震害经验。
3)采用加权海明距离,对不同结构类型的不同影响因素赋予不同的权重,突出了不同因素对结构抗震性能的差异。但权重的取值还值得商榷,需要大量的实际震害经验来完善。
4)虽然此系统还有待于实践的检验、补充和完善,但是此系统的模型概念直观,可以为各大中城市抗震防灾规划修编中的震害预测提供参考,编制符合各自城市特点的震害预测程序。
参考文献
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震害建筑物 篇2
宁洱6.4级地震建(构)筑物震害特征
介绍了206月3日宁洱Ms6.4地震各地震烈度区范围、面积、走向等分布状态,以及4个强震台站所记录的主震峰值加速度值.对震区的各类建(构)筑物和工程结构等进行了震害特征分析,并对震区内的震害异常点的成因进行了综合分析.
作 者：解丽 非明伦 卢永坤 XIE Li FEI Ming-lun LU Yong-kun 作者单位：云南省地震局,昆明,650224 刊 名：地震研究 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SEISMOLOGICAL RESEARCH 年，卷(期)：2007 30(4) 分类号：P315.9 关键词：宁洱地震 建(构)筑物 震害特征震害建筑物 篇3
文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0119-01
摘要：
对多层砌体建筑地震破坏情况及其产生的原因进行了分析和讨论，特别强调了进行建筑抗震概念设计的重要性，提出了建筑抗震概念结构设计步骤和设计要点。
关键词：砌体建筑；结构抗震；震害破坏；概念设计
由于多层砖混砌体建筑砌体材料的脆性性质，抗剪、抗拉、抗弯强度都很低，因此，砖混结构抵御地震的能力较差。造成砖混结构在地震中破坏的原因是多方面的，但最主要的是砌体材料的脆性性质。所以，从根本上说，提高砖混结构抗震性能必须从改进材料着手。同时，无论从发生地点、时间和强度来说，地震都具有很大的不确定性。要做到准确预测建筑将遇到的地震特性和参数，以目前的科学发展水平來看，是非常困难的。大量的抗震调查资料和破坏试验显示，静力作用下合理的结构，在地震作用下未必合理。从结构动力计算、材料的时效性及阻尼变化等因素考虑，单靠“计算设计”是很难设计出具有良好抗震性能的结构。因此，结构抗震设计的首要问题是要提高结构总体抗震性能，也就是本文笔者所强调的“抗震概念设计”。下面，通过对多层砌体建筑结构震害的破坏情况加以分析，论述有关多层砌体建筑抗震概念设计的设计要点和设计步骤。
1 震害破坏情况及原因分析
从许多有关震害破坏实例、破坏试验和有关资料分析研究中，可以发现，多层砖砌体建筑震害破坏的主要情况有以下几方面。
1.1 承重横墙。承重横墙破坏情况主要表现在由剪切变形引起的剪切破坏，一般呈斜向交叉的X型，也即通常所说的交叉裂缝。其产生的主要原因是由于砌体抗拉应力不足，在地震力的反复作用下而形成的，其变形特点表现为剪切变形，也是震害破坏的主要形式。当墙体高宽比不同时，裂缝的变形形式也有所不同。多层砌体建筑的承重横墙破坏具有以下特点：一般表现为底层比上层严重且大部分发生在底层，特别是当上层结构无大开间时尤为严重；与圈梁设置有重要联系。实践表明，地震破坏时，在上下圈梁间墙体往往会发现锯齿形塌落破坏，说明圈梁设置对墙体有显著的约束作用；增强了纵横墙连接，增加了建筑整体性及整体刚度，增加了墙体稳定性，提高了墙体抗剪能力，约束了墙面裂缝开展，抵抗了建筑不均匀沉降对建筑造成破坏等等；横墙门洞大小及布置的影响。横墙墙肢是以其抗侧移刚度的比例来分别承担水平地震作用的。因此，砖墙开洞比例要适当控制且洞口位置尽量上下对齐，保持一致。开洞位置不能影响纵横墙体整体连接，不要在砖墙上任意预留施工洞。
1.2 纵墙。纵墙破坏形式有以下几种情况：外纵墙整片倒塌。主要起因是施工中内外墙没有同时咬槎砌筑，交接处留有直缝或马牙槎；外纵墙窗间墙剪切破坏。其破坏情况与承重横墙破坏情况相似且多发生在底部1~2层墙体，主要起因是窗间墙抗剪能力较差；外纵墙受内横墙项推破坏。主要起因是由于内横墙在地震力作用下开裂而产生较大的层间位移，顶推两侧外纵墙而使得外纵墙发生破坏；内纵墙墙肢出现斜裂缝或交叉裂缝。这种破坏往往在内纵墙开有规则门洞且洞口间距较小时发生，其变形属于剪切变形。
1.3 墙角。这种破坏形式也经常出现。主要起因是地震对建筑扭转作用在墙角容易产生应力集中，加之墙角们于建筑尽端，建筑对它的约束作用相对偏弱，其破坏形式按墙肢高宽比不同而不同。特别当建筑端部存在楼梯或大开间建筑，由于其整体刚度相对较弱，墙角破坏更为严重，甚至会出现天面墙角被局部抛出，也即通常所说的“鞭端效应”的现象，危害特别严重。
1.4 楼梯间墙体。大量震害调查表明，楼梯间部位的墙体破坏往往比其它部位墙体破坏严重的多，而楼梯构件本身则很少破坏。其主要原因是由于该部位墙体横向支撑较少，其整体刚度相对较弱，从而导致该部位容易产生较大变形而破坏。特别是当楼梯设置在建筑端部时，这种破坏更为明显。
1.5 其它部位。除了上面介绍的几种破坏情况外，还有建筑附属结构破坏、山墙破坏、楼盖与屋盖破坏、施工质量影响以及伸缩缝太窄而引起的撞坏等其它破坏情况，这里就不再一一叙述了。
2 多层砌体建筑进行抗震概念设计的意义
我国建筑设计的总原则为“小震不坏，中震可修，大震不倒”，也即“多遇地震下不坏，设防裂度下可修，罕遇地震下不倒”的原则。对于多层砌体建筑的抗震设计，为了保证实现我国建筑设计总原则，必须首先进行抗震概念设计。
2.1 前面已经讲过，提高砖混结构抗震性能，从根本上讲，必须从改进砌体材料着手。在我国目前的情况下，全面改进砌体材料还不太可能，只有通过抗震概念设计，才可以尽量避免由砌体材料脆性性质而引起的地震破坏；
2.2 第二：对于多层建筑砌体结构静力设计，设计人员比较容易控制。但大量震害表明，单靠静力计算设计是不可能设计出具有良好抗震概念设计思想，许多规定来自于震害经验的宝贵总结，并吸取了试验研究的成果。
3 多层砌体建筑进行抗震概念设计的步骤
多层砌体建筑抗震概念设计是在抗震设计基础上再进行静力计算设计，其具体设计步骤可按如下进行：
收集基本资料和数据→选择结构体系（对于6度区建筑，直接采用静力设计及抗震构造措施）→确定结构布置和构件尺寸→计算基本参数→多遇地震作用下的内力分析（底部剪力法）→构件抗震承载力验算（及必要时的变形验算）→是否满足规范要求（若不满足要求，需相应调整结构布置或构件尺寸重新计算基本参数或者调整材料强度等级或采用配筋砌体等）→抗震构造措施→施工图设计。
4 多层砌体建筑进行抗震概念设计的要点
4.1 结构选型和布置的一般要求。建筑物形状力求简单规则、布置均匀、对称和上下对齐；词语平面突出部分长度和宽度必须符合规范要求；长宽比不宜过大；建筑物立面刚度和质量分布力求对称均匀。布置时尽量减小刚度偏心，尽量避免楼梯单独布置在建筑的端部；在选择结构体系时，应优先采用横墙承重体系或纵横墙壁承重体系；对体型复杂的建筑物，宜采用防震缝，缝宽建议取80~120mm；
4.2严格按照抗震技术规范要求进行工程设计。控制建筑高度、层高和层数，限制建筑局部尺寸，这里特别要强调的是，对建筑总高度要用高度和层数两项指标来进行双控。有些设计人员经常疏忽这个问题；限制总度和总宽度比值。其目的是为了保证建筑整体稳定性；限制抗震墙最大间距。一方面可以起到加强纵墙横向支撑作用，另一方面起到控制横向地震力作用。
4.3 改善结构和构件变形能力和耗能能力。主要措施有：设置钢筋砼构造柱；合理布置钢筋砼现浇圈梁；采用配筋砌体等。主要目的是为了防止墙体发生剪切破坏。此外，对于软弱地基采用砖墙条基础时，还应在基础相应部位设置闭合圈梁一道且该处圈梁高度宜适当加大。
4.4 加强墙体纵横墙交接处的拉接。主要包括：纵横墙交接处要同时咬槎筑或留坡槎，不应预留直缝槎和马牙槎；严格按规范要求设置纵横墙交接处及构造柱与后砌墙体间的拉结钢筋。
4.5 其它构造措施。如在阳台转角处和女儿墙每隔半开间设置一后浇钢筋砼小柱；突出墙外的小烟囱配置双向构造钢筋；门窗洞口最好采用钢筋砼过梁等等。
综上所述，对于多层砌体建筑的抗震设计，熟悉静力设计的技术人员，必须把握并较深入地理解抗震概念设计要点，并结合实际工程不断进行实践、分析、总结。这样，设计抗震结构的能力必定会有一个切实的提高。
参考文献
震害建筑物 篇4
关键词：遥感,震害,纹理特征,主成分分析
地震灾害是人类面临的最重大自然灾害之一, 严重威胁着人民的生命和财产安全, 近年来, 我国地震灾害频发, 2008年汶川地震、2010年玉树地震及2013年雅安地震, 都造成了重大人员伤亡和财产损失。由于地震的产生机制复杂, 以目前的科学水平还不能准确预测, 因此, 震后快速获取灾情信息, 制定合理救援策略成为减轻地震灾害的最有效方法。遥感具有综合性、可比性、时效性等特点, 能够快速获取大范围内的相关信息, 受人为干扰小, 能大大节省人力和物力。而且随着遥感技术的发展及一批高分辨率卫星的成功发射, 遥感影像分辨率越来越高, 回访周期越来越短, 在防灾减灾中的应用也越来越广泛。
遥感图像已成为救灾人员的“眼睛”, 在震后救灾中发挥着越来越重要的作用。国内外学者也纷纷利用遥感图像进行震害信息的提取。1998年Masashi Matsuoka等利用Landsat和SPOT数据提取了1995年神户地震震情;2002年Hajime Mitomi等利用MSS影像提取了1995年阪神地震的震后建筑物破坏信息;2002年张景发等对张北震区地震前后的SAR图像进行了变化检测处理, 提取了村庄建筑物的破坏信息;2003年柳稼航等利用区域结构与纹理统计特性相结合的方法提取了印度库奇地震和唐山地震的损坏房屋信息;这些成果为遥感技术在防灾减灾中的应用奠定了坚实基础。
1 现行震害信息提取方法分析
根据采用影像不同, 传统震害信息获取方法分为多时相震害提取方法和单时相震害提取方法。
1.1 单时相技术
单时相技术是利用震后某一期影像来进行震害识别。目前, 单时相震害信息提取主要依靠计算机辅助人工目视解译的方法, 完好建筑和损坏建筑在影像呈现不同的特征, 技术人员可以凭借经验通过肉眼识别的方法将震害信息提取出来。但是此方法受影像空间分辨率制约较大, 高分辨率影像 (分辨率1m左右) 才能完全识别出房屋信息, 但是由于地震造成的灾害波及范围广, 单纯靠人工获取工作量大, 效率低, 成本高, 而且难以满足在救灾时效上的要求。所以, 一种快速、高效的震害信息提取方法成为基于遥感技术进行震害信息提取的重要发展方向和趋势。
1.2 多时相技术
多时相技术主要利用变化检测的方法来实现震害信息的提取, 即根据地震前后同一区域的两幅图象, 通过检测它们之间的变化来提取震害信息。目前, 常用的变化检测方法有图像差值法、图像比值法、主成分分析法、植被指数差值法、分类后比较法等。多时相技术主要靠计算机进行信息提取, 速度快, 成本低, 具有很好的应用前景。但是变化检测技术对图像的差异非常敏感, 图像的质量对检测的精度影响很大, 由于地震发生地点很难确定, 很多都在偏远地区, 很难做到同时具有相关性好的震前震后影像, 所以在实际工作中, 此种方法的应用受到很大的限制。
2 数据源分析
一直以来, 由于影像分辨率的制约, 遥感未能在各行业中发挥更重要的作用。近些年来, 一系列高分辨率卫星的成功发射使遥感在各行业中的应用越来越广泛, 同时, 也成功应用于防灾减灾事业中。表1给出了目前在轨民用高分辨率遥感卫星及其相关参数。
表1中卫星的空间分辨率均在1m或者1m以下, 可以将房屋等建筑物清晰的分辨出来, 而且回访周期很短, 大部分在1~3d, 几乎可以实时获取数据, 能够很好地满足救灾的时效要求。此外, 对于某些特殊情况, 例如阴雨天气或雾气很大时, 一般可见光遥感不能穿透云雾拍摄到地面信息, 可以采用雷达卫星或机载雷达获取雷达影像。
3 建筑物震害信息提取
3.1 建筑物纹理特征及统计方法
高分辨率遥感影像中, 倒塌房屋和完好房屋在纹理特征和结构上明显不同, 完好房屋个体及其组合形式比较规则, 纹理结构具有明显的规律性。倒塌房屋或半倒塌房屋, 其形状和布局会发生改变, 由于破坏截面比较粗糙、破碎, 在图像上表现为轮廓模糊不清, 组合图案凌乱, 纹理结构不规则等特征。通过提取这些不同的纹理特征及结构信息, 就能够区分倒塌房屋和基本完好的房屋, 从而实现对震害信息的识别和分类。
纹理统计分析方法种类很多, 本文采用灰度共生矩阵分析方法, 灰度共生矩阵是对目标影像区域内所有像元进行统计来描述其灰度空间分布的一种方法, 主要研究沿某一方向 (0°, 45°, 90°, 135°) 相隔特定距离的像元之间的相互关系。灰度共生矩阵元素 (i, j) 的值等于沿θ方向, 间距为δ时, 灰度为i和j的像元对出现的频率, 常用p (i, j, θ, δ) 表示。以不同的权矩阵对灰度共生矩阵进行加权计算可以得到一系列的纹理特征统计量, 常用的特征参数如表2所示。
随着房屋损坏程度的增加, 纹理特征参数会呈现特定的变化。通过分析, 相关性、均质性、对比度、相异性都能够较好地反映震害信息。
3.2 主成分分析法
主成分分析法 (Principal component analysis) 是一种常用的统计分析方法, 广泛应用于遥感影像分析处理中, 主要进行数据压缩或减少数据的维数。它是对一组相关的变量进行线性变换, 得到一组维数不变但彼此互不相关的变量, 即一组主成分。由于各主成分是不相关的, 因此, 可以认为它们是一组独立变量。主成分分析法把大部分信息集中在第一主成分, 部分信息集中在第二主成分, 少量信息保留在第三主成分和以后各成分的图像上, 在接下来的分析中可以只用前几个主成分而不会导致主要信息的损失。
主成分分析的优点是很好地消除图像内部各通道间的相关性, 减少了各部分提供信息的交叉和冗余, 抑制了图像内部相关性引起的噪声, 有利于分析。同时, 将众多的信息压缩到较少的某几个特征向量上, 在保证主要信息不损失的同时大大减少了数据处理的复杂度, 减少了计算量。主成分分析法的主要步骤如下:
1) 根据原图像数据矩阵A, 求出它的协方差矩阵B, 以矩阵的方式表示图像的原数据为
式中:m, n分别为波段数和每幅图像中的像元数;矩阵中的每一行矢量表示一个波段的图像。
矩阵A的协方差矩阵B为
2) 求协方差矩阵B的特征值λi和特征向量μi, 组成变换矩阵T, 求解特征方程 (λi-B) μ=0;然后将特征值λi由小到大排列, 求出对应特征值的单位特征向量μi, 以μi为列构成矩阵μ, μ矩阵的转置矩阵μT即为所求的变换矩阵T。
3.3 建筑物震害信息提取
基于纹理特征主成分震害提取主要步骤如图1所示。
为了客观的分析基于纹理特征主成分震害提取方法的提取效果, 本文利用2010年玉树结古镇震后影像进行实验, 分别利用直接分类法和基于纹理特征主成分震害提取方法进行分类。图2为玉树结古镇震后影像图, 图3为利用直接分类方法得到的分类效果图, 图4为利用本文方法所得的分类效果图。
图3、图4中白色为完好建筑物, 灰色为损坏倒塌建筑物。
3.4 精度比较
本文利用以下公式来评定分类结果
式中:μ为精度系数, Si为样本中提取出的基本完好建筑物面积, Si为震后影像手工矢量化所得基本完好建筑物面积。
直接分类法和本文方法分类系数分别是0.84和0.91。通过对比分析可知, 基于纹理特征的主成分震害提取方法能够更好地提取震害信息, 比直接分类方法的效果好。但在实验中发现, 基于纹理特征的主成分震害提取方法计算时间比直接分类方法要长, 在震后应急工作中时间就是生命, 直接关系着灾区群众的生命安全。由于基于纹理特征主成分震害提取是通过求纹理描述符共生矩阵获得的, 通过试验可知在时间紧迫的情况下, 可以只计算一种特种描述符, 并且可以通过AOI圈画出居民地和需特殊关注的区域, 处理时只计算画出的区域, 会大大减少运算时间。
4 结束语
图像自动分类技术是遥感图像处理方面的经典难题, 传感器、拍摄时间的不同都会对图像有很大影响, 很难找到一个普适性的方法。特别是在震害图像中地物更加复杂, 震害信息的提取难度非常大。追踪相关行业中的最新研究方法研究震害信息提取, 如人工神经网络法、支撑向量机、决策树、模糊集等方法, 提高震害信息提取精度及计算速度, 这是遥感震害评估工作中下一步重点研究内容。
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浅谈梁桥震害及加固 篇5
浅谈梁桥震害及加固
5月12日14时28分,在四川汶川附近发生了8.0级强烈地震.此次地震是新中国建立以来我国大陆发生的`破坏性最为严重的地震.文中分类介绍了震区梁桥各部位的震害情况,分析产生原因并介绍加固措施.
作 者：汤尚明 陈艳玮 皇甫娟 作者单位：西南交通大学土木工程学院,四川成都,610031 刊 名：四川建筑 英文刊名：SICHUAN ARCHITECTURE 年，卷(期)： 30(1) 分类号：U445.7+2 关键词：地震 梁桥震害 加固震害建筑物 篇6
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）
震害建筑物 篇7
为援助茂县人民震后恢复重建工作,山西省组织援茂专家组,深入茂县灾区,对其震后建筑物进行损坏评估,共计完成茂县县城和乡镇360栋建筑物的震害调查和评估作业,总建筑面积411 931.2 m2。
1 我国抗震设计规范化进程及茂县城乡建设的变革
1.1 抗震设计规范的发展变化
1989年GBJ 11-89建筑抗震设计规范就是吸取了1976年唐山大地震的震害经验和国内外地震工程研究的重大成果[1],更新了原TJ 11-78工业与民用建筑抗震设计规范的部分设计概念,引入了二阶段三水准的设计原则,提出了概念设计的设计指导思想,强调了建筑物抗震设防的重要性,使得结构设计更加趋于合理、科学。GBJ 11-89抗震设计规范的颁布实施,极大地提高了我国城市建筑的抗震能力,增加了建筑结构的安全性,能有效地保障人民的生命和财产安全。
GBJ 11-89抗震设计规范于1990年正式发布实施,而旧的78抗震设计规范于1991年6月30日废止,考虑各地在实际执行时存在时间上的滞后,故此该规范的全面贯彻执行应在1993年以后。与此同时,在1992年5月～6月间,由国务院批准,国家地震局、建设部联合发布了第三代《中国地震烈度区划图(1990)》,与89抗震设计规范相协调。
2001年7月,我国发布了GB 50011-2001建筑抗震设计规范。新抗震设计规范是在89规范的基础上修订而成的,继续保持二阶段三水准的抗震设防思想和原则,增补了不规则建筑结构的概念设计及其他要求,改进了部分类型结构的抗震措施,取消了一些不利于抗震设计的结构类型。修订后的规范更加完善、合理、科学。该规范于2002年1月正式实施[2]。
1.2 茂县城乡建设的历史变革[3]
茂县从1984年开始,城乡建设开始步入正规,所有的房屋建设均按国家抗震规范进行设计和施工,参照当时的地震烈度区划图,县境内的建筑一律按8度抗震设计、施工和验收。
1986年10月,茂县城乡建设环境保护局内建立了建筑工程设计室和建筑工程质量监督站,开始负责全县房屋建筑设计和工程质量监督、验收工作,城乡建设管理逐渐系统化、科学化,建筑质量逐步提升。
1992年第三代地震烈度区划图颁布实施后,茂县县城地震基本烈度变化为7度,县城内的建筑开始按7度抗震设防。
1.3 茂县建筑物的抗震设防情况
由于地震过后,百废待兴,震后恢复重建工作千头万绪,也给震害调查工作带来了一定程度的困难。从调查组收集到的资料中,仅有19幢建筑物可明确知道原设计的抗震设防状况。仔细分析19幢建筑物抗震设防的规律,可以看出,茂县县城建筑物以1994年为界,1984年～1993年间的建筑物大部分是按地震基本烈度8度考虑抗震设防的,而1994年以后(包括1994年)则是按地震基本烈度7度进行抗震设防的(2002年以后的,按7度抗震设防,设计基本地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第一组)。
2 茂县震损建筑物的情况分析
茂县县城建筑物在5·12地震期间,大部分房屋出现中等～严重破坏。震后除有极少数破坏严重的呈危险状态的房屋被陆续拆除外,绝大部分房屋需进行震害评估后方能决定采取相应的处理措施。
震后,山西援茂专家深入茂县灾区,对县城城区内除去非正规设计、施工以外的各类公共建筑物进行了调查并评估其地震破坏程度。
调查评估组调查了县城182幢建筑,总建筑面积约31.8万m2,建造年代主要从20世纪70年代以来至今,其中有170幢建筑的建造年代可以明确。
对建造年代明确的170幢建筑,按抗震设防的年代划分时间段,进行震害统计,具体情况如表1所示。
从表1可以看出,在调查的170幢建筑物中,有22幢建筑物建造于1984年以前,占调查建筑总幢数的12.9%,有39幢建造于1984年～1993年十年间,占调查建筑总幢数的22.9%,有54幢建造于1994年～2001年间,占调查建筑总幢数的31.8%,有55幢建造于2002年以后,占调查建筑总幢数的32.4%。
很显然,在四个阶段时期建造的房屋,震害截然不同。以1994年为分界,1994年以前建造的房屋,抗震性能明显较差,在地震时的破坏较为严重,其中1984年以前的房屋破坏最为严重,占同期房屋的59.1%属于严重破坏级,而轻微损坏的仅占9.1%;1984年～1993年间的房屋,破坏略有改善,也有56.4%的房屋属严重破坏级,而轻微损坏的房屋所占比例小有上升,占到12.8%。而1994年以后的房屋,抗震性能有了显著提高,特别是2002年以来的房屋,则是质的飞跃,其中1994年～2001年间的房屋,严重破坏级的房屋在同期房屋中所占比例下降到35.2%,轻微损坏的上升为14.8%,有一半房屋属中等程度破坏;2002年以后建造的房屋,严重破坏级的房屋仅占5.5%,轻微损坏的则上升到40%,有54.5%的房屋属中等程度破坏。
3 建筑的抗震设防至关重要
对于茂县来说,汶川5·12地震毫无疑问是罕遇地震,地震烈度达到8度～9度,远超过设防烈度1度甚至2度以上。县城内几乎没有倒塌的房屋,在调查的170幢建筑物中,仅有1/3的建筑物破坏严重,其余大部分是中等破坏甚至是轻微损坏。这有效地保障了地震初期人民的生命安全,也减少了地震中的财产损失,其中建筑物的抗震设防起到了至关重要的作用。
茂县1984年以前建造的房屋,或者未经正规设计而建造,或者虽按《TJ 11-78抗震规范》进行设计,但因抗震设防标准仍然较低,构造措施较差,加之同期房屋建筑施工质量较差,导致有50%～60%的房屋破坏严重,约有30%的房屋中等程度破坏,而破坏轻微的房屋仅占一成。
而1994年～2001年间修建的房屋,按《GBJ 11-89抗震设计规范》进行设计,虽然抗震设防标准较低,但抗震构造措施得到加强,施工质量得到改善,房屋的综合抗震能力有了明显提高,严重破坏的房屋大幅减少。
特别是2002年以后,按现行《GB 50011-2001抗震设计规范》进行了设计,抗震设防概念明确,抗震构造措施逐步完善和严格要求,结构设计能很好地执行相关要求,施工质量也得到有效监督和控制,使得建筑物的质量有了质的飞跃,抗震能力有了极大提高。
综上所述,建筑物经过科学合理的抗震设防后,完全可以有效地减轻建筑的地震破坏,避免人员伤亡和减少经济损失,而严格执行建筑抗震设计和改善施工质量则是建筑抗震设防的重要保障。
摘要：对汶川特大地震中茂县县城建筑物的震害情况按时间区段进行了统计,分析了不同设防时期建筑物抵御地震破坏的能力,鉴于此探讨了抗震设防对建筑工程的重要性,从而有效地减轻建筑物的地震破坏。
关键词：建筑物,地震,震害,抗震设防
参考文献
[1]戴国莹,钟益村.建筑抗震设计新方法及例题[M].北京:建筑科学编辑部,1990.
[2]GB50011-2001,建筑抗震设计规范[S].
[3]四川省阿坝藏族羌族自治州茂文羌族自治县地方志编撰委员会.茂汶羌族自治县志[M].成都:四川辞书出版社,1997.
震害建筑物 篇8
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。
震害建筑物 篇9
关键词：房屋建筑,抗震,分析
加强房屋的抗震设防质量, 保护人民的生命和安全是关系到社会稳定和经济发展的大事, 所以加大房屋建筑的抗震研究非常重要, 这就要找出症结, 不断的开发新技术, 从设计和施工等众多环节中严加控制, 做好房屋建筑抗震建设, 让人民和党放心。
1 不同的类型对房屋的抗震影响
1.1 砖混结构中的不合理的构造易受到震害
以前, 砖混结构中对圈梁和构造柱的设置没有更多的要求和规范, 不充分的预制楼板对砖混结构的整合稳定性都会有重要的影响, 所以这也是在震区易受到破坏而不宜采用的结构形式, 具体的机构如:大开间、外走廊、打开窗等结构形式应尽量避免。
1.2 混合结构形式易受重创
混合结构其传力的途径比较复杂, 当刚度发生突变或变形能力发生不协调等因素时就容易受到破坏, 这种情况适应于任何混合结构包括部分砖混部分框架的水平混合结构、上部砖混下部框架的竖向架构等类型。
1.3 框架结构在地震中易受到破坏
主要表现在:框架柱比框架梁先破坏, 当框架柱不能抵抗水平振动和荷载的情况下, 就易出现粉碎性压缩破坏。
1.4 排架结构在地震中易受到破坏
排架结构常用于厂房或仓储, 由于排架结构自身的特点:屋架很重而且跨度也比较大, 柱间的连接又非常弱, 还会由于年代久远没有修葺价值而容易遭受破坏, 双跨的一般轻于单跨的震害, 轻屋架轻于重屋架。
2 不同建材及制品的房屋对震害的影响
1) 以前冷拔低碳钢丝构件被大量的用于房屋建筑, 但其表面的光滑使其和混凝土的粘接性非常的差, 在遭受强烈的地震后会使混凝土和钢丝分开、发生脆性破坏。所以预应力空心板中使用这样的钢材最容易遭到破坏和坍塌。目前大量的实践表明:冷轧带肋钢筋用于房屋建设是不错的选择。
2) 水泥、混凝土的质量指标对房屋的震害程度有影响
水泥、混凝土的标准应随着年代的不断的调整和提高, 一方面要加大水泥强度的检验, 消除水泥中的虚假部分, 提案水泥标准, 另一方面淘汰低标号水泥, 提高水泥强度等级。最后是混凝土标号应与混凝土强度等级与国际接轨, 使强度有所提高。
3) 不同的墙体材料, 房屋震害差异较大。由各种烧结砖、轻质的墙体材料等组合而成的框架构成的墙, 它们一般与柱、框架梁和其他材料的墙体连接不充分, 所以震害严重就不足为奇。
由钢筋混凝土构筑的剪力墙结构房屋, 普遍震害较轻, 起到了很好的抗震作用。大致规律是:实心砌体墙的震害小于空心砌块墙;有筋墙的震害小于无筋墙体;普通烧结砖墙体震害小于加气混凝土轻质墙。
3 对策建议
1) “以预防为主”为指导方针, 牢固确立防震减灾工作
“凡事预则立, 不预则废”。由于人类认识的局限性、地震地质的复杂性等因素, 应确立“防范胜于救灾”的指导思想, 加强地震知识的宣传和普及, 树立防范意识, 对房屋的抗震性能做出评价和检验, 实施加固措施, 提高城镇建设的抗震能力;另外科研人员应加强科学研究来不断的增强人类与灾害抗战的能力。
2) 统筹兼顾, 严格房屋建筑选址, 避免场地对房屋的不利影响
要科学重建就必须在尊重自然的前提下, 以人为本, 统筹兼顾在城镇重建规划选址中, 尽量的避开地震断裂带、山洪、河洪、滑坡、泥石流等自然灾害危险地段, 对工程地质、水文条件及灾害情况进行评价和估定, 把地震可能引发的灾害消灭在萌芽阶段, 大量的实践表明:软弱液化土、砂层等在选址的过程中一定要千方百计的避免。山丘、边坡、陡坡在选址时也不宜考虑。
如真的无法避开, 则应采取措施处理。总体来讲, 工程项目的选址一定要符合防灾专项规划的要求和当地的总体规划, 不挤占应急疏散、避难场所用地。
3) 坚持抗震审查制度, 严格执行现行抗震技术规范汶川地震后, 在城镇恢复重建工作中, 若有一处抗震性能不合格就需全部否定, 把房屋建筑的抗震设防贯彻到每一个工程的细节, 比如:勘测, 设计, 施工, 验收等各个环节。
4) 注重房屋结构选型, 加强房屋抗震设计, 增强房屋结构的整体稳定性
(1) 要加强抗震设计
房屋抗震的基础和关键是良好的抗震设计,
建筑的设计创作和结构的抗震效果密不可分, 设计时在注重房屋的体型规则对称、刚度质量变化相差不大的同时还要使房屋构建的强度和变形能力, 每个部位连接可靠, 保证支撑系统的稳定, 合理的设置非结构构件。整体协调、均匀, 受力稳定、刚度、强度和薄部位都得到合理的布置。
(2) 房屋结构的选型
要积极采用抗震性能好的结构形式。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, 限制使用石木结构、土石结构等。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。
剪力墙、框剪和框架结构早已被证实是良好的抗震结构形式, 值得推广。要用木结构、钢管结构和钢结构等这些抗震效果好的结构形式取代土石结构和石木机构, 保证房屋建筑的抗震性能良好。
(3) 多道抗震防线的设置对房屋整体稳定性的作用
受力构件的延展性、剪力墙和柱间支撑加大会明显的增加房屋抗震能力和整体的稳定, 从而防止房屋建筑的某个构件破坏或倒塌而减弱或失去抗震能力。
(4) 积极推动新技术、新材料的防灾抗震应用
新的材料、技术和施工工艺的的鼓励和引导应用, 重点推广运用隔震消能体系、轻钢结构、钢结构等技术, 对推动墙体防灾有着积极地作用, 还可以弥补传统材料的缺点, 实现建筑的良好的抗震性能和工程的科技含量。另外就是严格执法, 建材市场要加强监管, 杜绝和清除劣质材料, 按国家、行业的规定标准组织生产。
4 结论
由于人们对地震缺乏科学的认识和足够的研究带来了不可估量的灾难, 所以从事地震科学研究、工程建设行业的广大科技人员和管理人员一定要从各个方面进行综合分析, 深入研究, 为人类的生命安全做出贡献。
参考文献
[1]王广军.建筑抗震设防及其效果[J].灾害学, 1991 (4) .
[2]尹永年, 吴淑筠.珠江三角洲房屋建筑地震损失预测[J].华南地震, 1995 (3) .
[3]阎维明, 刘季.建筑物抗震设防水平及其加固策略的动态决策方法[J].地震工程与工程振动, 1994 (4) .
木结构古代建筑典型震害调查研究 篇10
1.1 木结构古建筑现状
我国的古建筑以木结构为主, 其他还有砖石及砖木结构等结构形式。中国木结构古代建筑具有独特的结构形式, 是世界公认的三大建筑体系之一, 具有杰出的历史、艺术和科学价值。然而, 我国处于地震灾害多发区, 木结构古代建筑在经历了长期的使用以后, 由于其原有结构不合理, 材质老化, 以及各种自然和人为因素的损坏等原因, 降低了抗震能力, 在地震作用下, 损失惨重。如2008年汶川8.0级地震造成四川省83处全国重点文物保护单位和174处省级文物保护单位遭受不同程度的破坏。因此, 开展木结构古代建筑的抗震防灾研究工作十分迫切。
1.2 木结构古建筑震害程度分类
古建筑根据破坏的程度, 可分为如下四种震害:
1) 扰动。受震时, 古建筑柱脚侧移小, 墙壁出现细小裂缝或小块剥落, 梁柱节点仅个别松动或拔棒, 梁架完好, 瓦面基本没有掉落现象, 结构不需修复或仅需稍作修复即可正常使用。
2) 损坏。在地震作用下, 古建筑的薄弱部分有损坏, 柱脚产生侧移, 墙体出现明显裂缝, 个别砌体局部崩塌, 部分梁柱节点产生拔棒、断棒, 梁架出现轻微歪闪, 屋面瓦面、脊件有明显掉落现象, 如逍遥楼 (广元市, 木结构) 、秦幢楼 (都江堰市, 木结构) , 需要进行局部修复, 但主体结构的性能仍能满足正常使用要求。
3) 破坏。在地震作用下, 古建筑柱脚移动, 墙体有明显开裂或倒塌现象, 梁柱节点拔棒、断棒现象严重, 部分梁架产生歪闪, 瓦面大部分掉落, 主体结构力学性能受到严重影响, 需要进行梁架大修。
4) 倒塌。在地震作用下, 古建筑出现墙体大部分倒塌, 梁架显著倾斜或倒塌, 瓦面基本掉落, 主体结构完全不能满足正常使用要求且无法修复, 需要重建。
2 木结构古建筑的抗震机理
木结构古建筑抗震性能良好, 主要有以下几个原因:
2.1 平面规则
我国古代很少建造平面复杂的建筑, 主要采用长宽比小于2∶1的矩形。规则的平面形态和结构布局有利于抗震。传统建筑往往是中间的一间 (当心间) 最大, 两侧的次间、梢间等依次缩小面宽, 这样的设计非常有利于抵抗地震带来的扭矩。
2.2 竖向多层隔震
中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成, 高等级的建筑在屋顶和梁柱之间还有一个铺作层。中国古代建筑的台基用现代结构语言描述, 堪称“整体浮筏式基础”, 好比是一艘大船载着建筑物漂浮在地震形成的“惊涛骇浪”中, 能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏, 减少地震波对上部建筑的冲击。中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式构造, 在构架的垂直方向上, 形成下大上小的结构形状, 实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。优雅的大屋顶是中国古代传统建筑最突出的形象特征之一, 而且对提高建筑的抗震能力也做出过相当的贡献。形成大屋顶 (尤其是庑殿顶、歇山顶等) 需要复杂结构和大量构件, 大大增加了屋顶乃至整个构架的整体性。
2.3 斗拱减震
斗拱是中国古代建筑抗震的又一个重要减震构件, 它像汽车的减震器一样起着变形消能的作用。当地震发生时, 屋顶与柱之间的若干组内外檐斗拱像弹簧层一样起着变形消能的作用, 从而大大减少了建筑物的破坏程度。历史上, 很多带斗拱的建筑都能抵御强烈地震, 比如山西大同的华严寺, 没有斗拱的低等级附属建筑被破坏殆尽, 带斗拱的主要殿堂仍能幸存, 充分说明了斗拱对抗震的贡献。斗拱能起到“减震器”的作用, 而且被各种水平构件连接起来的斗拱群能够形成一个整体性很强的“刚盘”, 按照“能者多劳”的原则把地震力传递给有抗震能力的柱子, 大大提高了整个结构的安全性。
2.4 榫卯连接耗能
榫卯是极为精巧的发明, 祖先早在几千年前就开始使用, 这种不用钉子的构件连接方式, 使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者刚架的特殊柔性结构体, 不但可以承受较大的荷载, 而且允许产生一定的变形, 在地震荷载下通过变形吸收一定的地震能量, 减小结构的地震效应。还有如柱子的生起、侧脚等技法降低了建筑的重心, 并使整体结构重心向内倾斜, 增强了结构的稳定性;柱顶、柱脚分别与阑额、地袱以及其他的结构构件连接, 使柱架层形成一个闭合的构架系统, 增强了建筑构架的整体性。梁架系统通过阑额、由额、柱头枋、蜀柱、攀间、搭牵、梁、檩、椽等诸多构件强化了联系, 显著增强了结构的整体性;在高大的楼阁中, 大多都在暗层中设有斜撑, 大大强化了构架对水平冲击波反复作用的抵抗能力;在外檐柱间设置较厚的墙体, 起到现代建筑中“剪力墙”的作用。诸如此类, 举不胜举, 处处都展示出古代工匠们在抗震设计方面的知识和匠心。
木结构古建筑具有隔震、减震、消能等特点, 使其具有良好的抗震性能而在地震中破坏轻微。
3 典型地震震害分析
3.1 唐山地震
1) 年久失修的砖木结构古庙等古建筑, 在高烈度区一般都倒塌。修建质量较好的木结构房屋, 也有经受强地震考验的。如河北蓟县的独乐寺, 现存的山门和观音阁, 距今已有一千年历史, 观音阁的木屋架高22.5 m, 震后仍巍然屹立 (7度区) 。
2) 砖结构古塔震害一般较重。如位于8度区的丰润县天宫寺古塔, 塔高约25 m, 砖结构, 震后塔体碎裂, 塔顶震落。
3) 位于6度区的北京古建筑, 除了个别完好无损外, 都有不同程度的破坏。有的大殿柱子与墙拉开, 有的大殿台阶、琉璃栏杆花堵下洽错位, 有的木结构的长廊梁、柱接头拔禅错位, 有的古建筑平房山墙墙体震散, 贯出木骨架或后枪绮塌落。
4) 有些虽然建造历史很长, 但曾进行多次修缮, 解放后又列为重点文物保护而精心大修的建筑物, 一般震害较轻, 但也有破坏。
5) 古建筑的一些装饰物一般较易震落或破坏。
3.2 汶川地震
江油市武都镇的窦团山云岩寺 (始建于唐代, 明末毁于兵火, 现存主要是清代建筑) , 由于地震造成窦团山山道下陷, 窦团山峰顶的窦真殿、玉皇殿东岳殿已全部垮塌, 中轴线上的山门、文武殿、护法殿、大雄殿、振经楼五重主体建筑无一完好, 屋面、屋脊、墙体垮塌严重。
绵阳李杜祠为典型的四川民居式祠堂, 也是省级文物保护单位, 现“东津”八字形门楼上部垮塌, 诗圣堂墙体裂缝, 屋顶脊饰部分垮塌, 但其余部分损害不大, 仅穿斗屋架微有歪闪尚不构成威胁。
青莲镇李白故居陇西院照壁全部垮塌;李白旧宅屋脊损坏、屋面受损, 内墙开裂;序伦堂屋脊垮塌严重、屋面受损、内墙有裂缝;陇风堂屋脊屋面损毁严重;太白祠则屋脊全部垮塌, 墙体开裂, 围墙倒塌70%以上;粉竹楼亦有照壁上部倒塌, 屋面部分受损。
表面上看, 此次地震中古代木结构建筑损失惨重。但仔细分析不难看出, 相对于现代建筑, 木结构建筑 (包括传统的砖木混合结构) 还是展示出其卓越的抗震性能。在地质条件稍好的条件下, 传统木结构建筑确实展现了“墙倒屋不塌”的独特性能, 而且同等条件下传统木结构建筑确实比其他建筑更具抗震性能。
3.3 玉树地震
据青海省文物管理局统计, 在“4·14”地震中, 国家级、省级文物保护单位古建筑共受损16处。地震发生后国家文物局专家组对其中的两处全国重点文物保护单位:贝大日如来佛石窟寺和勒巴沟摩崖、新寨嘉那嘛呢, 以及5处省级文物保护单位:结古寺、当卡寺、禅古寺、原江南县政府旧址、赛巴寺进行了现场损害调查, 并获得了文物古建筑损害资料。资料显示这些木结构建筑的主要破坏形式有地面损害、墙体损害、大木构架损害、椽望损害、屋顶损害 (苫背、瓦件) 和装修损害等。
4 震害原因分析
经勘查分析, 可得出木结构古建筑产生震害的主要原因有以下几个方面:
1) 地震烈度过大。其中汶川地震的震中烈度达11度, 具有极强的破坏力。地震时强烈的竖向和水平地震作用是木结构破坏的一个主要原因。由于古建筑承重木料选取时一般未作抗震计算, 大部分由工匠凭经验选料, 部分木构件截面尺寸过小, 导致地震作用下产生折断或过大变形, 或棒卵节点的连接无法承受如此大的地震力导致拔棒、断棒, 使得古建筑产生破坏。
2) 木结构古建筑缺乏及时的修缮。部分木结构建筑年久失修, 缺乏及时的修缮与加固, 曾因糟朽、虫虹、挠度等原因已经产生了柱底侧移、梁柱节点拔棒、柱身侧移、开裂、梁架歪闪等问题, 使得木构架强度及稳定性能降低, 导致在地震中破坏加剧。
3) 施工问题。当古建筑选址在不良地基上时, 如果未对地基进行加固处理, 地震作用下, 古建筑将因地基不均匀变形而破坏;立柱放在柱顶石上而缺乏与柱基础的牢固连接时, 柱底摩擦力小于水平地震剪力使得柱根错位或滑移脱落柱顶石, 导致木柱支撑失效引起主体构架倒塌;装修构件及维护墙属非承重构件, 在施工时往往在主体构架安装完成后进行, 因此缺乏与主体构架的拉接而导致震坏;此外, 由于墙体与木构架的自振特性不同, 在地震中产生的位移也不相同, 因此会引起墙体开裂、错位甚至倒塌;当棒卵节点安装不严密时, 地震作用下, 很容易产生拉棒、折棒现象, 导致木构架局部破坏或全部塌落;墙体、瓦面与基层粘结不牢时, 地震作用下将产生掉落现象。
5 讨论与建议
5.1 推广使用木结构建筑
木结构的优势在于它的韧性大, 自身结构轻, 又有很强的弹性回复性, 对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力, 所以在大地震中吸收的地震力小, 结构在基础发生位移时可由自身的弹性复位而不至于发生倒塌。用现代的建筑材料对木结构的别墅进行内外装修, 对别墅的木结构实行完善的保护 (例如用呼吸纸包裹木结构的外表面, 使结构中的湿气能顺利排出, 又避免外界的雨水不能侵入内部结构, 外露的木结构进行必要的防腐处理等) , 能使木结构别墅的保用寿命达到70年以上。在使用和维护得当的前提下, 木结构中的木材是稳定的, 寿命长, 耐久性强的主结构材料。像大家熟知的北京故宫等皇家木结构建筑, 亦经历数百年。同时, 木结构建筑也是一种真正的可持续节能绿色建筑, 具有保温性好, 节能效果显著等特点。据加拿大木业协会与哈尔滨工业大学建筑节能技术研究所对一栋轻型木结构住宅进行为期12周的建筑节能及空调供热系统跟踪检测显示, 轻型木结构住宅实测采暖耗热量比砖混复合保温结构住宅耗热量节省41.99%, 采暖季耗煤量节省45.4%。因此, 在农村人口不太密集的地区可以推广使用经过改进的抗震性能更优越的木结构建筑。
5.2 推广使用隔震或减震技术
木结构古建筑之所以具有良好的抗震性能, 是因为木结构古建筑具有多层隔震、处处减震等消能减震机理。借鉴这种消能减震机理, 将其应用于其他结构, 将会大大提高其他结构的抗震性能。对于自重大、刚度大、周期短的结构, 如砌体结构、RC剪力墙结构等, 隔震技术是非常适合的, 已有不少工程例证。隔震技术与结构抗震的最大区别在于它能大幅度消减甚至隔绝地震动, 从而减少地震作用。一些研究报告表明, 和抗震结构相比, 隔震技术抗震指数能提高6~8倍, 已建隔震建筑的实际地震反映表现良好, 比抗震结构的地震反映要轻得多, 甚至感觉不到。另外据统计资料表明, 隔震建筑与相同设防烈度下非隔震建筑相比, 其每㎡造价增幅在50~60元。这个增幅是不大的, 特别对每m2上千元、数千元、甚至近万元的住宅建筑, 是一个很小的比例。从抗震安全角度来说, 每m2造价增幅非常值得付出, 而且也是有市场的。
5.3 针对木结构抗震薄弱环节的细节处理
1) 进一步加强对古建筑的检查与维护, 对木结构梁柱已有显著裂缝等不良情况, 应及早采取适当措施维护, 对柱根部木质的腐蚀情况应予以重视, 发现问题及时处理。
2) 对屋面系统中角梁、由戗及脊瓜柱的固定部位, 在条件具备的情况可采取措施加强其连接的可靠性, 使屋面系统整体性得以提高, 减轻其震害损失。
3) 围护墙和山墙宜贴砌在木柱外侧, 不宜将木柱包在墙内。如有可能, 可考虑将碎石土墙改为下半部为实心砖, 窗台以上为轻质材料的墙, 以避免在低烈度时出现墙体开裂、倾斜等震害。
4) 在古建筑修葺、修复和重建工程中, 在满足屋面系统各方面功能要求的前提下, 尽可能减轻屋面系统的重量, 这对于古建筑的抗震是十分有利的。
5) 实际震害表明, 中、低地震烈度下柱脚移位现象多发生在檐柱中, 建议对木结构古建筑的檐柱柱基础进行检查, 如发现有连接固定较薄弱的情况, 应采取适当措施进行加固。
6) 对砖石结构的古建筑, 应注意检查砌体及砂浆的腐蚀、风化程度, 发现问题及时补强, 如有可能, 可在结构中增设拉结构件, 提高建筑物的整体性和抗震耗能能力, 对难以加固的建筑也可考虑采用外部支斜撑等方式加以维护。
摘要：本文通过对木结构古代建筑的结构特征与震害分析, 以木结构古代建筑典型震害发生的统计规律为研究目标, 通过文献调查, 对其典型震害情况进行震害特征调查与数据的搜集整理。根据调查结果, 对各种典型震害的发生机理和特征等进行分析, 为木结构古代建筑抗震的加固提供依据。
关键词：木结构,古代建筑,震害
参考文献
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震害建筑物 篇11
2008年5月12日14时28分, 以四川省汶川县为震中的地区发生里氏8级大地震, 造成大批的建筑破坏及众多人员的伤亡, 给国家和人民带来了巨大的损失。“5·12”大地震受灾最严重为同处龙门山断裂带的汶川县、北川县和青川县。
2008年10月~2010年2月作者参与了浙江省对口援建青川县板桥乡抗震灾后援建工作, 板桥乡幅员面积59.3 km2, 辖7村 (浮寨村、铁炉村、前山村、毛坝村、新埝村、上马村、红旗村) , 2 628户, 笔者拟从全乡2 682户及隔壁木鱼镇的地震震害调查统计结果进行调研分析, 并结合农房灾后重建指导工作经验进行总结, 以期对广大农村房屋的抗震设计及建设提供借鉴和指导。
1 青川抗震烈度及农房结构形式
依据GB 50011-2010建筑抗震设计规范, 青川县为第二组, 抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度值为0.15g。近年来新造的房屋以砖混结构为主, 夹杂少量早期留存的木结构及夯土结构房屋。
2 不同结构形式农房地震破坏的主要形式
2.1 木结构
我们调查的所有早期的木结构建筑, 原结构没有腐朽的, 基本没有整体倒塌的建筑, 主要破坏也是后期增加的隔断墙体出现轻微裂缝;部分屋顶局部破坏, 主要是梭瓦和掉瓦形式, 一般简单修缮以后均可以马上恢复居住功能。木结构由于自重较轻, 各构件链接环节采用易于耗能的插销的结构形式, 在地震中, 表现较为优越的抗震性能。因此, 我们灾后重建中关庄坪民房集中安置点统一采用木结构形式进行建造。
2.2 夯土结构
夯土结构是用杵等用具逐层夯实的方法建造起来的建筑。长期以来本结构造价低、易取材, 早期应用较多。本结构在地震破坏中, 由于檩条直接置于墙中, 造成局部应力集中, 在地震作用下, 沿着檩条下贯穿缝较多;并且山墙由于墙体较高, 墙体鼓曲变形也较多;同时由于夯土结构均为年份较长的建筑, 年久失修, 屋顶漏水墙体进水以后对墙体自身的破坏很大, 在地震作用下极易破坏。本结构现民房重建中已基本淘汰不用。
2.3 砖混结构
砖混结构并结合空心预制楼板为原建筑中90%以上采用的结构形式, 在地震中造成重大人员伤亡的基本为此结构。由于建筑本身质量差异和结构受力形式不同, 破坏形态很多。轻微的主要沿窗角细微裂缝, 沿墙角斜裂缝, 坡屋顶倒塌, 严重的有竖向贯穿缝隙, 水平沿底层建筑一圈整体扭转破坏, 房屋的整体倾斜, 甚至整体倒塌也较多。如图1所示, 由于本民房外墙未粉刷, 可以清楚看到斜屋顶已经倒塌, 墙体竖向缝隙较大且贯穿整个楼层, 且缝隙两次墙体已经错位, 左侧一条斜裂缝贯穿整个楼层, 右侧窗洞边墙体已经局部倒塌。我们在走访红旗村时, 发现隔壁两栋同样砖混建筑, 震害程度差异很大, 我们深入分析以后, 发现最主要原因还是因为两栋楼施工质量及抗震构造措施差异很大。目前, 鉴于造价的原因, 灾后重建仍使用此结构形式为主。
木鱼中学在5·12地震中遭受了重大的人员伤亡, 为此, 我们对木鱼中学破坏倒塌宿舍的建筑进行了调查分析。图2为木鱼中学倒塌宿舍剩余一角的剖面;图3为倒塌宿舍剩余部分的正面。我们通过图中建筑可以看出该建筑主要也为砖混结构, 基本无抗震构造措施, 无圈梁和构造柱, 楼板又为空心预制板, 且顶层有红色粘土实心砖, 为后增加的建筑部分, 同时该建筑建于20世纪50年代, 年份较久, 造成墙体的强度减弱。同时该建筑建在山坡边缘, 建筑场地属于抗震不利地段, 加重了地震的影响。
2.4 框架结构
整个板桥乡, 由于经济条件原因, 震前框架结构的房屋非常少, 我们走访调查了木鱼镇上一些框架结构的建筑, 发现大部分建筑只是填充墙体出现一些裂缝, 少数建筑底层柱头节点出现破坏, 房屋基本完好的较多。由于框架结构整体性较好, 板桥乡所有援建学校、卫生院、菜市场及集镇中主要建筑均采用了框架结构形式。
3 农房震后破坏严重主要原因分析
在青川人们以前防灾意识明显不足, 其房屋普遍未进行抗震设防或设防不足, 地震易损性高。我们分析原因主要是以下三个方面:
1) 经济发展水平较低, 严重制约了抗震性能较好的现代结构形式建筑发展;由于村民普遍经济条件较差, 造房子时一味追求花最少钱, 承重墙体采用抗震性能较差180 mm厚较多, 基本无圈梁、构造柱构造措施, 楼板均采用预制空心板。
2) 农村村民和工匠缺少最基本建筑常识, 采用不当的施工方法, 使房屋存在许多抗震不利的地方, 比如上马村很多一层的建筑均倾斜, 后来我们调查发现, 原来所有的建筑均没有基础, 所有建筑在田地里去除表面松土就开始砌墙, 一层的荷载就造成了建筑的不均匀沉降而发生倾斜;而且很多工匠砌筑墙体时, 普遍竖缝不砌筑, 光砌筑水平缝, 我们甚至发现一个工地上自拌砂浆由于时间较长硬化以后拌水后继续使用, 当地工匠的专业知识欠缺程度超乎我们想象。
3) 选址不当, 由于青川为山区, 很多地段为抗震不利地段或危险地段。造成民房地震影响作用增大, 并且滑坡泥石流造成的二次伤害较大。
4 灾后重建提高农房抗震性能的对策和方法
为了提高板桥乡对口援建的民房抗震性能, 提高灾后重建农房的抗震设防能力, 我们采用了以下几个对策和方法:
1) 我们制定了《农村永久性住房建设指导手册》, 广泛进行专业知识宣传, 并对板桥乡所有农户进行逐一走访, 提出每户原农房原本抗震性能较差原因, 提出整改方案或者建议重建。并且农房在重建过程中, 我们坚持每天巡查, 对不正确的施工方法提出整改要求。
2) 通过规划、勘察、设计、施工等建设管理过程, 全面提升农房抗震性能。我们对统一建设的村庄进行规划选址, 并邀请勘察单位进行地质勘察, 设计单位进行统一抗震设计, 并邀请外地正规的有经验施工单位进场施工。
3) 因地制宜指导农村房屋抗震建设, 农房重建过程中, 由于很多是在山区, 经济条件和运输条件不同, 在结构类型上选取不同的结构类型, 但保证不同类型在抗震构造措施上满足抗震设防要求。
5 结语
由青川板桥乡灾后农房重建调研可知, 目前我国特别是经济较为落后地区的农村房屋抗震性能普遍较差, 而造成此主要原因是落后的经济条件和普遍缺乏的抗震意识。当地政府需要加强对农房建设的管理力度, 重视民房建设的指导, 以保证震区农房都能按照当地的抗震设防要求进行设计、施工。
摘要：根据青川县木鱼镇和板桥乡5·12地震震害的实地调查结果, 分析了不同结构形式农村房屋的震害特征及造成农村房屋地震破坏严重的主要原因, 并从选址规划、勘察、设计、施工等方面提出了灾后重建提高农村房屋抗震性能的对策和建议。
关键词：地震震害,农村房屋,抗震对策
参考文献
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