云南省寧洱縣“6.03”地震框架結構震害調查

何世茂  白羽  陶忠  賈寶印  金耀  耿永紅

(昆明理工大學建筑工程學院   云南昆明  650224)

1.引言

    2007年6月3日北京時間5時34分56秒．云南省寧洱縣(東經l01．1度、北緯34.4度)發生6.4級地震。此次地震的基本地震烈度為7度(0.159)，寧洱縣城及其附近地區的實際地震烈度為8度。昆明理工大學建筑工程學院組織震害調查小組赴災區進行震害調查，同時參與了當地抗震救災指揮部安排的震害現場應急評估工作，對抗震保安和為政府的恢復重建決策提供技術支持。本文針對災區的鋼筋混凝土框架的震害進行了調查分析，總結了經驗教訓，對指導該類結構的設計和施工具有一定參考價值。

    寧洱縣建筑抗震設防烈度為7度，近年來隨著經濟的發展，當地新建的房屋采用具有良好抗震性能的框架結構正逐年增多。鋼筋混凝土框架結構在地震區主要用于辦公樓，學校，醫院及酒店等公共建筑，多為三至六層。

    根據《建筑地震破壞等級劃分標準》((90)建抗字第377號)，把建筑物破壞劃分為基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴重破壞和倒塌五個標準。對于基本完好和輕微破壞的建筑可正常使用，但需將破壞的附屬構件(損壞的門臉、女兒墻、坡屋面的小煙囪、瓦片等)拆除；對于中等破壞的房屋需加同后使用；對于嚴重破壞和倒塌的房屋，有加固價值的加固后使用或盡快拆除。

    根據寧洱縣建設局提供的寧洱地震震損表，現在將框架結構震后情況統計如下：總計城鎮(鄉)  (包括寧洱鎮、磨黑鎮、德安鄉、德化鄉、梅子鄉、勐先鄉、黎明鄉、普義鄉、同心鄉)房屋為3270幢(不包括農村民居)。其中框架結構為241幢，占總房屋數的7．3％，基本情況如下表l。

表1框架房屋震害統計

2.框架結構震害特點與初步分析

    調查發現．混凝土框架結構破壞相對其它結構類型較輕，沒有出現整體倒塌現象。但由于部分建筑在材料、施工質量和建筑布局等方面存在問題，此類房屋的填充墻和個別梁柱出現不同形式和程度的破壞，且有些破壞情況較為嚴重。

    2.1填充墻破壞

    2.1.1柱墻交接處豎向裂縫和梁底水平裂縫

    混凝土框架柱或梁與填充墻交接處即混凝土與砌體材料兩種不同建筑材料的交匯處，由于兩種不同材料間的連接性能差，若無可靠的連接構造措施，地震作用下，將會在分界處產生裂縫，有的甚至發生墻體倒塌現象。

    2.1.2填充墻裂縫

    磚砌墻體在承受平行于墻體方向的地震作用時墻體中部的“X”形（或“八字”形)裂縫和斜裂縫。主要是因為水平地震作用使框架結構房屋中的墻體受剪壓。在剪力和豎向壓力作用下．墻內主拉應力超出砌體強度時，墻體出現斜裂縫；由于地震的反復作用．兩個方向的斜裂縫交叉呈“X”形。

    2.1.3墻體破碎

    墻體砌塊的強度較低，在地震作用下，墻體出現壓碎現象。

    2.2框架柱破壞

    2.2.1剛度突變破壞

    寧洱縣中醫院，東西向橫跨一條寬約6m的小渠。底層框架柱為異型柱(L形)開裂嚴重，縫寬達4mm。主要原因是底層空曠，豎向剛度突變，成為薄弱樓層破壞。

    2.2.2柱子壓屈破壞

    寧洱縣火柴廠綜合樓，底層柱子由于地震荷載較大，柱子斷面過小、受力鋼筋壓屈破壞。

    2.2.3牛腿柱端部破壞

    普洱大酒店底層牛腿柱，地震時牛腿發生保護層剝落。混凝土發生局壓破壞現象。

    2.3框架粱破壞

    2.3.1梁端部剪切破壞

    寧洱縣農業局一、二層過道口處的縱向框架梁在根部產生剪切裂縫，梁高650mm，跨度4.Om(凈跨3.4m)，由于該梁高度過大(或配箍量少)形成深梁受剪破壞。

    2.3.2梁受力不明確引起破壞

    寧洱哈尼族彝族自治縣民族干部學校某建筑次梁進行了多次轉換，受力復雜造成破壞。

    2.3.3梁端箍筋間距過大引起破壞。

    2.4突出屋面的附屬結構破壞

    突出屋面的樓梯間、女兒墻等附屬結構，由于地震時“鞭梢效應”的影響，若與主體結構缺乏可靠連接時，常會產生開裂，甚至倒塌破壞。

    2.5樓梯破壞

    樓梯破壞主要有平臺梁板開裂、梯板底開裂及梯間墻開裂等。休息平臺在地震作用下完全脫開。樓梯間不協同工作，樓梯轉角處梁破壞，如圖l5；部分梯間墻也在地震下開裂。

    2.6相鄰房屋發生碰撞破壞

    兩幢建筑物之間抗震縫(伸縮縫)不足，地震作用下相互碰撞，導致兩幢建筑物破壞。

3.結論與建議

    通過對寧洱地震區的震害調查，下面對框架結構房屋破壞原因進行總結，主要有以下幾點。

    1)墻體砌筑方法不合理。在砌筑框架結構填充墻時，墻頂最后一皮磚沒有立斜磚，使墻體出現大量的水平裂縫。

    2)鋼筋配置不合理。在調查中發現有好幾幢建筑的柱鋼筋采用了低強度的一級光圓鋼筋，從破壞的柱腳梁端看，有的箍筋間距已達300多毫米。

    3)結構體型不當。①剛度和質量平面分布不均勻產生的震害。建筑平面復雜，結構剛度不對稱，地震時容易引起扭轉和局部應力集中。②結構豎向不規則，剛度突變產生的震害。結構剛度沿豎向分布局部削弱或突然變化時，在地震中往往形成薄弱部位，產生較大的應力  集中或塑性變形集中。

    4)結構復雜，受力不明確。結構設計要求結構受力要明確，傳力要簡單。調查中發現，有些建筑違背此原則。

    5)防震縫寬度不足。在地震作用下，在振動過程中相鄰建筑可能會發生碰撞，《建筑抗震設計規范》(GB5001 2001)規定  防震縫至少為70mm。調查中發現，很多建筑沒有滿足這一要求。

    根據這次地震造成房屋破壞的特點，為了提高震區房屋的抗震性能。吸取此次地震的震害經驗，作者提出以下建議：

    1)震區在恢復重建和發展規劃中，應嚴格按照規范進行設計、施工。 

    2)適當增大該地區的地震設防烈度，此次寧洱地震的震級大，震源淺，現行抗震規范中寧洱的設防烈度是7度，而此次地震寧洱縣的基本地震烈度為7度，寧洱縣城及其附近地區的實際地震烈度為8度。根據以往震害資料表明，對于設防烈度適當的房屋，其震害明顯減輕。因此，適當增大該地區的設防烈度，可以有效地減輕地震所造成的損失。

    3)必須妥善考慮避免或減輕填充墻的震害。震害調查中發現，框架填充墻的破壞較大，為達到避免或減輕填充墻的震害的目的，可以選擇下列措施[3] :采用強度較高、自重較輕的材料作填充墻，并與框架連牢,使填充墻成為抗側力結構的一部分。與主體結構共同抗震；加強主體結構(如增設剪力墻等)，提高其剛度，限制建筑物的側向變形量，使填充墻不開裂或少裂。

參考文獻：

[1]葛學禮等．建設部工作組赴云南普 洱地震災害考察報告[R]．2007．

[2]吳從曉等．廣州大學云南普洱6．4級地震考查報告[R]．廣州：廣州大學公共安全與防災減災研究中心．2007．

[3]施偉華，等．2003年大姚6．2級地震房屋震害特征及分析[J]．地震研究，2004，27 (4)：374—378．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)