底商多層砌體房屋地震破壞機(jī)理及加固研究

梁永朵

（中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080）

（作者電子信箱，梁永朵：liangyongduo1437＠163．com）

“小震大害”是我國地震災(zāi)害的真實(shí)寫照，其中房屋的嚴(yán)重破壞和倒塌是造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要原因。而底商多層砌體結(jié)構(gòu)房屋是地震中破壞和倒塌最嚴(yán)重的一類房屋。在汶川地震極震區(qū)，這種類型房屋倒塌率達(dá)80%。底商多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在我國長江以南地區(qū)的中小城市非常普遍，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)存該類型的房屋約200萬棟，涉及居住人口1．2億。研究該類型結(jié)構(gòu)抗震機(jī)理及對現(xiàn)有房屋的加固方法是當(dāng)前防震減災(zāi)的迫切需求。

本文主要工作如下：

1、通過地震災(zāi)害現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)底商多層砌體結(jié)構(gòu)的破壞特點(diǎn)不同于一般混凝土結(jié)構(gòu)的整體倒塌或是承重構(gòu)件的開裂，而是底層以薄弱層的狀態(tài)出現(xiàn)。一般表現(xiàn)為底層沿縱向倒塌，二層及以上各層略有破壞，造成這種震害的原因有框架節(jié)點(diǎn)配筋錨固不合理、粗骨料材料使用不當(dāng)、平面布置不合理等因素。另外，通過現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)同樣是在極震區(qū)，個(gè)別底商多層砌體結(jié)構(gòu)卻表現(xiàn)出了非常好的抗震性能，此建筑物與其他底商多層砌體結(jié)構(gòu)的不同之處在于，該建筑物底層臨街面縱墻在柱的兩側(cè)增設(shè)了“翼墻”和“翼柱”。這種構(gòu)造措施增加了結(jié)構(gòu)的抗震承載能力，同時(shí)也減小了底層前后縱墻的剛度差異，亦即減小了地震作用在各道縱墻間分配的差異，使得該建筑Ⅺ度極震區(qū)僅中等破壞程度。

2、通過一組2個(gè)單層模型地震模擬振動臺對比試驗(yàn)，對比分析了前臉框架節(jié)點(diǎn)配筋錨固形式對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。試驗(yàn)表明，節(jié)點(diǎn)配筋錨固長度及彎鉤的設(shè)置對節(jié)點(diǎn)失效起到了一定延緩作用，并推遲或避免了整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌。節(jié)點(diǎn)配筋錨固不良的模型在0．34g后達(dá)“倒塌”破壞狀態(tài)，而節(jié)點(diǎn)配筋錨固良好的模型為“中等破壞”等級。

3、通過一組2個(gè)單層模型地震模擬振動臺對比試驗(yàn)，對比分析了增設(shè)“翼柱”、“翼墻”對提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。試驗(yàn)表明，增設(shè)“翼柱”和“翼墻”后，結(jié)構(gòu)在0．66g時(shí)“裂而不倒”，對比結(jié)構(gòu)則發(fā)生突然倒塌；0．31g后自振頻率下降很少，而對比結(jié)構(gòu)下降達(dá)60%；加速度放大倍數(shù)也低于對比結(jié)構(gòu)。

4、通過一組3個(gè)雙層模型的地震模擬振動臺對比試驗(yàn)，對比分析了普通底商多層砌體結(jié)構(gòu)、增設(shè)“翼墻”、“翼柱”的底商多層砌體結(jié)構(gòu)及采用矩形鋼管及型鋼加固普通底商多層砌體結(jié)構(gòu)后在結(jié)構(gòu)自振頻率、加速度、位移、應(yīng)變狀態(tài)等方面的不同。通過試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，獲得了底商多層砌體結(jié)構(gòu)在地震時(shí)各道縱墻的破壞方式及失效順序；驗(yàn)證了“翼墻”、“翼柱”在結(jié)構(gòu)抗震中的關(guān)鍵作用；驗(yàn)證了矩形鋼管及型鋼加固普通底商多層砌體結(jié)構(gòu)的可行性和實(shí)用性；提出了“平衡剛度、增加延性”的加固理念。