從5.12汶川地震名山縣震后災情調查淺談抗震設計

王珂

摘 要：本文主要對震后建筑物的破壞情況結合規范進行分析，加深對抗震規范的理解，并提出相應的建議和意見。

關鍵詞：雅安名山；建筑結構；抗震；設計

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A

一、震后建筑物的表象。

雅安的名山縣距本次震中汶川縣直線距離約為145公里，由一個原創公式I=0.92+1.63M-3.49㏒R，可以大概得出該地區的最大地震烈度約為6.4度，而該地區建筑物的抗震設防烈度為7度。從震后建筑物的表現來看，七八十年代修建的房屋受損較為嚴重，而九十年代后期修建的建筑物基本滿足了“小震不壞”的抗震設防要求。

本次所進行評估的建筑結構形式有框架結構，底框結構，磚混結構及其它結構。下面筆者就將各種結構形式房屋的受損情況一一進行描述。筆者所見的框架結構建筑都是建于2000年前后，震后基本都是圍護結構的破壞，以及維護結構與主體結構的連接破壞，主體結構基本未受損；而后砌隔墻往往是大體積的砌塊破壞比小體積的磚或砌塊破壞嚴重。底框結構的受損就要比框架結構相對厲害得多：二層以上磚房破壞的狀況與一般多層磚房基本相同；過渡層內外墻均有較為明顯的裂縫，并且明顯要比其上一層磚墻破壞要顯著，過渡層角部墻體構造柱柱底破壞明顯；以及還有在“頭重腳輕”的情況下再加上平面布置不對稱的情況下發生扭轉破壞。磚混結構體系的建筑，大部分都缺少相應的抗震設防構造措施，所以地震后遭到破壞的情況都較為嚴重，反應出來的表象有：較多的縱墻上出現貫通斜裂縫，部分橫墻也出現貫通的斜裂縫，墻體轉角處的破壞，樓梯間墻體的破壞，門窗附近的八字形裂縫，樓板支承處墻體開裂，突出屋面的屋頂間等附屬結構受損嚴重等等。在這些被破壞的磚混結構的房屋中，那些有著大空間，橫墻較少，上下墻體未對齊的房屋受損情況尤為嚴重。其它結構形式的房屋，由于其受力體系復雜而混亂，所以震后結構體系都受到了嚴重的破壞：底層承重墻體出現貫通水平裂縫，框架柱與墻體錯位，墻體與墻體錯位，框架梁與樓板全截面開裂。

二、震害原因分析

下面我就僅根據該地區建筑物的破壞程度和受損情況從以下兩方面來分析其形成的原因。

1 首先是設計方面：

1）結構受力體系的選擇。本次雅安地區的地震烈度按照前面筆者的估算，未達到該地區的抗震設防烈度，所以大部分只要是按照規范設計的建筑基本滿足了小震不壞的設計要求。這包括了大部分框架結構和部分有著抗震構造措施的砌體結構。而本次地震中的底框結構震后表現出來的情況不容樂觀，這主要是因為：大部分底層未設置剪力墻，導致上下層的剛度比相差太大，建筑的剛度中心和質量中心不重合，造成扭轉效應較大，底層框架柱箍筋未全高加密，框架上部墻體的邊緣約束構件不強等等。而那些結構受力體系復雜而混亂的建筑破壞就較為明顯了。從我們這次所評估的近百幢建筑物來看，總的來說，框架結構抗震效果好于磚混結構，滿足了抗震設防要求的磚混結構好于底框和其它結構，抗震效果最差的是受力體系混亂而復雜的結構體系。該地區有許多教學樓都采用這種結構形式：設置了壁柱的磚混結構，但是壁柱都用混凝土柱代替。這些建筑不論新老，震后在較低樓層的縱墻上，窗戶上下沿，底層的四角，均大面積出現貫通斜裂縫。那這種結構的房屋為什么會受損如此嚴重呢？筆者分析為：這種結構形式的建筑，在縱墻方向柱承受梁傳來的樓面荷載，而底層縱橫墻承擔自重，當水平地震力來時，大部分水平剪力將由縱墻和混凝土柱共同承擔，而這種結構中梁柱所構成的不完整的框架結構的變形為剪切型，下部層間位移較大，而磚砌體的極限變形很小，側移就出現了變形不一致的情況，再加上橫向可拉結的橫墻又少（大開間教室），所以自然縱墻受損較為嚴重。還有部分建筑物因平面布置不合理而受損嚴重：有一幢樓平面上呈∞形，樓梯在兩個端部，結果在震后，該建筑的底層在縱橫墻上出現了貫通的水平裂縫和斜裂縫，且樓梯間受損嚴重，所以平面布置的是否規則，簡單，對結構的抗震性能確有較大地影響。在這次地震后，“鞭端效應”對建筑物的影響多有出現，在所評估的多層建筑物中有90%的建筑在其出屋面的樓梯間部分受損嚴重，且其屋面板下多有出現貫通的水平裂縫。

2）規范規定的抗震措施。這次震后受損嚴重的砌體結構都未按照規范規定進行抗震設防，沒有設置構造柱，圈梁，過梁，構造柱與墻體的拉結不可靠等等。而那些按規范規定有著抗震設防構造的砌體結構房屋在震后基本都是輕微受損。那些遭到破壞的框架結構的后砌隔墻，也是因為梁與隔墻間缺少可靠的拉結，甚至沒有拉結，導致了部分隔墻倒塌和大面積開裂。

3）對環境和地基情況的考慮。筆者在該地區還發現有少部分建筑在震后出現了不均勻沉降，導致建筑物的傾斜和受損。同時還發現凡是做了地基處理（換土、回填）的建筑物，受震后表現都不理想：該縣城的一所中學里，有兩幢同結構形式，同大小，平面布置一樣，且同時修建的磚混結構學生公寓，但是地震過后，其中的一幢基本未受損，而另一幢在底層的縱墻上多處出現貫通斜裂縫。經了解，該樓地勢西高東低，所以在東側做了砂卵石換填，結果建筑物遭到破壞后的表象也是西側幾乎未受損，越往東，縱墻上的裂縫開展的也越多且越寬，原因很明顯，當水平地震力來時，縱墻承擔了80%-90%的水平剪力，再加上東側由于回填土密實度不夠，而產生沉陷，造成基礎的不均勻沉降，使墻體產生貫通的斜裂縫。

2 然后是施工質量方面

1）材料的強度等級。筆者在一些遭到破壞較為嚴重的磚混結構建筑中發現，其沙漿的強度等級遠低于其設計強度，用手指就能將已經終凝的沙漿搓成粉末狀。2）配筋量的不足或截面尺寸不滿足設計要求。在該縣城的一小區的住戶樓內，每戶的樓板上均不同程度的出現有發散狀裂紋，出現這種情況的原因應該是樓板的配筋量不足或板厚未按照設計取用。3）材料的配合比。在該縣城的某一鄉鎮發現該地區建筑物的混凝土梁上普遍出現較多的微裂縫。后經筆者分析可能是由于該地區所用河砂的含泥量較大，混凝土梁柱澆筑后就已經出現了大量的微裂縫，只是此次地震過后加劇了梁上裂縫的開展寬度，從而顯現出來。

三、意見和建議

通過這次的實地考察，使筆者更加感性的認識到各種結構形式的建筑在震后破壞的特征及特點，加強了對抗震規范的理解和認識。針對本次的調查，筆者給出了自己的建議和看法：應更加嚴格遵循規范進行抗震設計，重視設計更應重視構造；盡量避免選用抗震效果較差的結構體系，更不能選用那種受力復雜而混亂的結構體系；加強出屋面附屬結構的構造連接；在框架結構中盡量選用小體積的砌塊，應加強隔墻與梁柱的拉結；當遇到非原狀土作為結構的持力層時，要充分考慮不均勻沉降或地基承載力不足帶給結構設計的不利影響。而對于各地區行政政府機構，應嚴把建筑質量關，對于農村及山村尚遺留下來的未嚴格按照規范進行設計施工的不合格建筑應觀察使用，但是涉及到學校和醫院相關職能較強的特殊建筑物應加固使用。

結語

這次5.12汶川大地震，再一次給了我們建筑從業人員血的教訓和寶貴的經驗，更加增強了我們結構設計人員的責任心和使命感。

參考文獻

[1]GB50011-2010，建筑抗震設計規范[S].endprint