探析汶川地震房屋建筑的震害

2008年我國汶川發生特大地震，災區房屋建筑基本可以分為農村民用建筑、磚混結構、鋼筋混凝土框架結構，在這次地震中，不同的建筑形式的震害特點各不相同，分別就各種類型的房屋建筑作震害分析。

四川省汶川縣于2008發生了特大地震。災區的房屋建筑主要有以下幾種類型：村鎮居民建筑、磚混結構鋼筋混凝土框架結構。下面就各種類型的房屋建筑作震害分析。

農村居民建筑

災區的大批民用建筑倒塌，損失慘重。民用建筑主要有一下幾種建筑形式：木結構，磚木結構，普通1～2層的磚混結構。此次地震中，抗震性能最好的就是純木結構，由于木結構為柔性建筑，其抗震性能好，即使在高烈度的地震條件下仍能基本完好，震害較輕。對于磚木結構，此類房屋結構形式主要是“薄墻加木屋頂”，主要可分為斗木屋架、硬山擱檁，有些墻體是由灰縫少的砌塊砌筑而成，房屋四周沒有構造柱，施工質量差而壞或倒塌，從而導致結構破壞，這種結構根本不能承受大震作用。對于1～2層普通磚混結構，此類房屋大多采用普通磚混結構，房屋上下設有鋼筋混凝土圈梁，并且四角上設置有構造柱。這種房屋震害較小，有的房屋基本保持完好。

磚混結構

該類結構大部分經過正規的設計和施工，對于設計和施工都沒有質量問題的房屋在地震中都能做到“大震不倒”。但實際上還是有不少磚混結構倒塌，震害嚴重。這是由于不少房屋沒有設置圈梁和構造柱，或者預制板的施工不符合要求。磚混結構的主要在底層，底層的窗間墻、門窗洞口開裂嚴重，呈斜向裂縫和“X”形裂縫。墻體在地震作用下水平通縫特征明顯，承重墻斜向裂縫“X”形裂縫較多。

1. 圈梁和構造柱的重要性

砌體材料本身是脆性材料，整體性很差，如果抗震措施沒有做好，砌體結構是十分危險的，設置鋼筋混凝土構造柱后，不僅可以提高墻體的抗剪能力，還可以明顯提高結構的極限變形能力；圈梁可加強墻體間的連接以及墻體與樓蓋間的連接，與構造柱一起，增強了房屋的整體性和空間剛度，還可以約束墻體，限制裂縫的開展，提高墻體的穩定性，減輕地基不均勻沉降的影響。但是在災區仍存在很多不設構造梁、柱的磚混結構，大震作用下，出現整體倒塌，磚墻外墻角部無構造柱局部倒塌。而嚴格按照規范要求設置圈梁和構造柱，在本次大震作用下，雖然結構嚴重受損，但是墻體的裂縫被限制在構造柱圈梁所圍成的鋼筋混凝土網格內并沒有倒塌。

2. 預制板

在重災區可以看到以下現象：房屋的一邊墻飛了，好幾層的現澆板貼在一起；預制板則在有墻的一邊掛著。根本就無法救人。主要原因在于墻，墻在板在，墻飛板就懸著。墻體作為第一道防線應該有足夠的承載力和穩定性，而作為第二道防線，預制板的整體性加強咎能夠拉住墻體，防止墻體的倒塌，二者是相互關聯的。但是在災區可以發現，預制板拉開的板縫用建筑垃圾填塞，為了施工方便，將板端的“胡子箍”剪斷或折起，并且鋼筋的直徑或數量不夠，根本不能實現端部拉結[2]。總之出現這種現象的根本原因在于：1）墻體自身的承載力不夠；2）墻體的構造不符合要求；3）預制-裝配式樓蓋沒有做好連接和拼裝構造，整體性較差；4）采用冷加工鋼筋的預制板延性差或者制作質量沒有保證。

3. 底層框架上部磚房

該類建筑頭重腳輕，上部墻體無法落地，形成所謂的“雞腿”結構，上下剛度突變，對于抗震十分不利。底柱軟弱是引起傾倒、倒塌的根本原因。由于建筑形式是不對稱的，受到扭轉的作用，破壞較嚴重。地震后底框的表現形式各有不同，取決于底層框架剛度降低是否在允許范圍內；還取決于鋼筋是否合理，使底框有足夠的抗剪能力和位移能力。有些底框柱頭被壓碎、鋼筋屈曲，甚至倒塌，上部結構整體下坐；有些底層柱出現塑性鉸，上部結構結構雖然完好，但由于傾斜嚴重，仍不能使用。

鋼筋混凝土框架結構

在這次地震中，框架結構房屋震害較輕。下面從填充墻、樓梯、梁柱的破壞情況對框架結構房屋的破壞情況做具體分析。

1. 填充墻

框架結構房屋的主要破壞就是填充墻的破壞，墻體中部大多出現“X”形裂縫或“八”字形裂縫。災區的填充墻大多用空心磚或空心砌塊砌筑的，少數采用多孔磚砌筑，砌筑質量以及與框架梁柱之間的拉接措施決定了填充墻的砌筑程度。部分填充墻與框架柱無拉接或拉接失效，致使填充墻外閃或或局部倒塌。由于框架變形屬剪切型，下部層間位移大，填充墻震害呈現“下重上輕”的現象。

2. 樓梯

地震發生時，樓梯作為逃生通道應該有足夠的強度，能夠起到疏散人群的作用，但在災區可以發現很多樓梯有嚴重的破壞：大部分樓梯踏步板在1/3～1/2的頗為發生破壞；梯板在負筋截面處普遍破壞甚至斷裂；梯梁破壞嚴重甚至倒塌；梯板的支撐作用引起框架結構的破壞；樓梯間墻體的倒塌。這些破壞現象表明樓梯與主體結構共同工作，充當著支撐角色，承受了地震產生較大的拉應力，致使梯板發生斷裂破壞，梯梁發生剪切破壞。

3. 梁、柱

“強柱弱梁”是框架柱抗震設計的原則之一，但在目前的工程中，梁的跨度越來越大，梁尺寸加大，梁端負筋配筋量大，實配鋼筋一般也大于計算配筋，再加上樓板的約束作用提高了梁的實際承載力。此次地震中設計期望發生的“梁鉸”基本沒有出現，而柱端和節點的破壞嚴重，反而是出現“強梁弱柱”的現象。框架梁、柱的主要破壞特點是：（1）節點破壞嚴重，基本形成柱上下端成鉸破壞，梁端（出個別梁外）大部分未破壞，呈強梁弱柱破壞形式；（2）框架大都是柱節點破壞，造成傾斜倒塌，桿件破壞往往出現在倒塌過程中，未達到強節點弱桿件抗震目標等。

結 論

本文主要闡述了汶川地震房屋建筑的震害情況，從農村民用建筑、磚混結構、鋼筋混凝土框架結構三種結構類型進行分析，經比較發現，經過正規設計的框架結構在這次地震中房屋震害較輕。

（第一作者單位：開封大學土木工程建筑學院 第二作者單位：開封市市政工程總公司）

作者簡介：陳青萍（1986-）：女，漢族，開封大學土木建筑工程學院，碩士。主要從事結構工程方向的研究工作