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1、汶川地震建筑物破坏原因分析以及加固技术综述 汶川地震建筑物破坏原因分析 汶川地震建筑物破坏原因分析以及加固技术综述 摘要：2008年5月12日下午14时28分，我国四川汶川发生7.8级特大地震，我国多个省份都有震感，这是建国以来，发生在我国境内的震级最大的一次地震！其对建筑物的破坏程度也是相当之大的，如果对建筑物地震破坏的原因进行了分析，就可以针对建筑物地震破坏的原因，探寻提高建筑物的抗震性能的手段和方法，指导抗震救灾和灾后重建工作，指导对建筑物的抗震设计和指导对施工质量进行控制等。关键词：汶川地震 建筑物破坏原因 抗震设防 加固技术 5.12汶川发生地震后，建筑物都受到了不同程度的破坏，但整

2、体来讲破坏还是很严重的。由于个人各种条件限制，并没有能够对地震灾区后破坏的建筑物和未破坏的建筑物或者是破坏较轻的建筑物进行调查，但是通过查阅一些资料还是可以从中找出地震造成建筑物破坏的原因和规律的。1.下面就5.12汶川地震造成建筑物破坏的原因进行简要的分析：1.1 建筑物所在地区的地震烈度成建筑物破坏的主要原因1 地震烈度越高，对建筑物破坏的程度越大。比如5.12汶川地震的震中映秀镇的地震烈度达到11度，而汶川县城的地震烈度为9度左右，因此映秀镇的建筑物破坏就比汶川县城的建筑物破坏更为严重。 5.12汶川地震之所以造成地震重灾区建筑物极其严重的破坏，主要是由于这次地震的烈度远远超过了当地的抗

3、震设防烈度。我国长期以来经济欠发达，属于发展中国家，目前我国对建筑物的抗震设防原则是小震不坏、中震可修、大震不倒。一般情况下，大于、等于7级的地震（约为9度左右）为大地震，大于、等于8级的地震即为巨大地震。每次地震只有一个震级，在震中的地方用震级表示，地震向四周扩散影响到的地方就用地震烈度表示。每次地震的震中地震烈度最高，从震中向四周扩散，地震烈度逐渐减小。5.12汶川地震的震级为8级，属于巨大地震，所以大部分地震重灾区的地震烈度都达到了9度以上。一般超过9度的地震或者地震烈度超过设防烈度两度以上时就可以造成房屋大量倒塌。在5.12汶川地震前，5.12汶川地震重灾区的建筑物抗震设防烈度都为6度

4、和7度，而此次5.12汶川地震重灾区地震烈度达到9度11度，远远超过了当地建筑物的设防烈度，5.12汶川地震造成了地震重灾区的建筑物严重破坏也就在所难免了。因此，地震烈度是造成建筑物破坏的主要原因。1.2 建筑物所在场地及周边环境的地质构造对建筑物地震破坏起着重要的作用2 5.12汶川地震中，建在地震的发震带、地震的断裂带上的建筑物破坏很严重。建在容易失稳的边坡上或建在容易失稳的边坡附近的建筑物，由于地震容易诱发滑坡、崩塌、泥石流等次生灾害，因此对建筑物的危害也很大。比如说5.12汶川地震灾区的北川老县城、彭州市的银厂沟、平武县的南坝镇、青川县的木鱼镇等地都处在地震断裂带上，所以这些地方建筑物

5、受地震的危害就较大。其次，北川老县城和彭州市的银厂沟周边山体陡峭、岩石破碎，或者在倾斜的岩石表面覆盖着松散的土层，其受滑坡、泥石流等次生灾害的危害就较大。在对理县桃坪羌寨震后建筑物应急评估中，靠近河床边的建筑物受到的损害较其他位置的建筑物损害轻。究其原因，河床边的建筑物地基多为砂卵石土，砂卵石土对地震波具有一定的吸收作用，因此此类地段的建筑物损害就较轻。同样，成都距5.12汶川地震的震中的直线距离较近，但由于成都地区的建筑物地基也多以砂卵石土为主，因此5.12汶川地震对成都的危害也较小。这就是为什么山区建筑物的地基多以岩石为主，而山区建筑物的破坏反而严重于沟谷地带建筑物的一个重要原因。1.3

6、是房屋的建造年代和房屋的勘察设计、施工质量对建筑物的抗震极为重要。2 在5.12汶川地震中，广大农村地区大量农房受到了毁灭性破坏，而城市房屋的损毁程度明显较农房损毁程度轻。5.12汶川地震前，农房修建，一般在批准土地，计划好修建的面积、层数后，就聘请工匠修建或自行修建，因此，5.12汶川地震前农村地区修建的农房普遍存在质量安全隐患，农村地区修建的农房也普遍缺乏抗震性能。从5.12汶川地震灾区的绵阳、成都、德阳、广元、阿坝等地区农村修建的砖混结构、底框结构房屋来看，农村修建的砖混结构、底框结构房屋普遍存在较大的质量安全隐患，大部分砖混结构、底框结构房屋抗震性能较差。如5.12汶川地震灾区农村修建

7、的砖混结构、底框结构房屋普遍存在以下问题：底框结构房屋的底层结构是既有梁柱承重又有砖墙承重的混合承重体系，梁柱板等承重构件的截面尺寸、配筋、混凝土强度等级等均凭经验进行施工，底框结构房屋的底层未设置抗震墙等；为扩大房屋使用面积，农村房屋大量采用二层以上悬挑房屋的梁挑房结构；砖混结构房屋使用12墙、18墙、空斗墙作为承重墙也较为普遍；另外，砖混结构房屋的钢筋混凝土圈梁、构造柱设置也很不规范。如有的砖混结构农房根本就没有设置钢筋混凝土圈梁、构造柱；有的砖混结构农房底层、顶层未设置圈梁，中间某层却设置有圈梁；有的砖混结构农房的房屋四大角、楼梯间、错层处、大房间的四角未设置构造柱，其他部位却设置有构造

8、柱；再有就是农村房屋的屋面女儿墙（栏杆）、阳台、外走廊栏板（栏杆）设置也很不规范。如屋面女儿墙（栏杆）、阳台、外走廊栏板（栏杆）采用与主体结构无可靠连接的预制花瓶栏杆，采用未设置钢筋混凝土构造柱、钢筋混凝土压顶的砖砌12墙栏板，砖砌12墙栏板也未与主体结构可靠拉（连）结等。由于以上原因，在5.12汶川地震中，这部分房屋和房屋的附属构件都受到了极大的破坏。 通过以上的分析不难看出，5.12汶川地震农村地区的农房受损严重，主要是因为农村地区农房勘察设计、施工的缺失以及对建筑材料的把关不严造成的。不难看出勘察设计、施工质量对建筑物的抗震至关重要。2.震害分布情况及分析2.1 砌体结构的破坏情况及分析

9、一是墙体开裂破坏；二是墙体转角处破坏；三是楼梯间墙体的破坏；四是楼梯间墙连接处的破坏；五是楼屋盖的破坏；六是山墙破坏；七是施工质量引起的破坏。2.2 钢筋混凝土结构的破坏情况及分析 32.2.1 结构概念设计和结构体系问题 我国现行建筑抗震设计规范提出了一系列非常重要的基本要求，即“建筑设计应符合概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案”：“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力绩构的侧向刚度和承载力突变”。对于结构体系，则提出：“应有明确的计算简图

10、和合理的地震作用传递途径”；“宜有多道抗震防线”，“具有必要的抗震承载力。良好的变形能力和消耗能量的能力”。这些基本要求是基于对震害的不断认识、试验和理论研究的大量成果而提出的。近年来国内外大地震的震害表明，我国建筑抗震设计规范所提出的建筑抗震设计的基本要求是合理和重要的。大多数震害均为结构平面不规则、结构体系不合理、地震作用传递途径不明确或缺少多道抗震防线所导致。主要有：缺乏多道抗震防线；强梁弱柱破坏；结构竖向不规则、刚度突变且地震作用传递途径不明确，结构平面不规则；结构竖向不规则，底层大厅空旷。上部结构与底层刚度比远大于2，形成所谓“鸡腿”建筑。2.2.2 结构构件的典型破坏形态2.2.2

11、.1 柱子剪切破坏(短柱效应)由于窗台墙体对柱子的约束作用，使柱子的有效长度减小了一半，成为短柱。地震作用下，柱子严重破坏。2.2.2.2 柱子剪压破坏柱子断面过小、箍筋约束不足、混凝土抗压强度不足、竖向震作用较大，在水平和竖向地震作用的共同作用下，产生剪压破坏。2.2.2.3 柱子弯剪破坏尽管由于窗台墙体的存在形成短柱，但由于柱子断面足够大且两侧翼墙提供附加的抗剪强度，在水平地震作用下造成弯剪破坏(属延性破坏)，整体结构不倒。2.2.2.4 柱子压屈破坏竖向荷载太大，柱子断面过小、受力钢筋压屈成灯笼状破坏。2.2.2.5 柱子塑性铰破坏内框架结构内柱的柱项和柱脚均出现塑性铰。吸收了地震能量。

12、尽管结构产生了较大变形，但整体未倒。2.2.2.6 短梁剪切破坏框架结构，填充墙开门洞使框架梁变成短梁(净跨与截面高度之比小于4)，产生剪切破坏；剪力墙结构，连梁产生的剪切破坏。2.2.2.7 梁端塑性铰破坏框架梁与柱子切点处，由于箍筋加密形成较好的约束作用，尽管变形较大，并未造成剪切破坏。 2.3 受损房屋的加固措施4 结构抗震加固方法随着经济水平、技术水平和人们观念的发展而发展，以往的抗震加固是以结构的安全性为重点。而对建筑的外观及使用功能很少顾及。进入新世纪以来，随着我国经济实力的增强，抗震加固新技术(如消能减震)、新材料(如碳纤维、结构胶)以及新工艺(如钻孔、植筋)的出现，从而使抗震加

13、固的手段愈来愈多，给工程师以充分发挥的余地。并且抗震加固工作往往结合城区的改造规划、建筑功能的更新改造来进行，人们不仅重视结构的安全性和适用性，更希望对原有建筑风貌得以完整地保留。这在对于具有重大纪念意义、城市标志性建筑的抗震加固中显得尤为重要。2.3.1 砌体结构房屋的加固对于裂缝宽度较大，影响建筑物的使用及安全的裂缝，宜做加固处理砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法2.3.1.1 砌体结构的直接加固方法 钢筋混凝土加固砌体结构分为：混凝土围套、混凝土扶壁柱和混凝土夹板墙3种方式优点是施工工艺简单、适应性强。砌体加固后承载力有较大提高，并具有

14、成熟的设计和施工经验，适用于柱、带壁墙的加固：其缺点是现场施工的湿作业时间长，对生产会有一定的影响。且加固后的建筑物的净空有一定的减小。 加固砌体结构分为扶壁柱和墙体加固两种方法。属于同种材料加固。其优点是施工工艺简单、适应性强，适用于古建筑的修复和典型民居的改造，但承载力提高有限，且难满足抗震要求。 捆绑式加固方法，在房屋外面设置构造柱、圈梁及纵横拉接杆件，将房屋捆绑为一个整体。优点是可提高结构整体性，改善结构破坏状态及增大结构延性，但其施工工艺复杂。施工周期长，如设计应用不当会导致结构内应力分布不均匀，对结构的抗震产生不利影响。2.3.1.2 砌体结构的间接加固方法无粘结外包型钢加固法该法

15、属于传统加固方法。优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较可靠，适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固；缺点为加固费用高，并需有类似钢结构的防护措施。预应力撑杆加固法该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，且加固效果可靠适用于加固高应力、高应变状态的砌体结构；缺点是不能用于温度在60以上的环境中。2.3.2 砌体结构构造性加固与修补2.3.2.1 增设圈粱加固当圈梁设置不符合现行设计规范要求减纵横墙交接处咬搓有明显缺陷，或房屋的整体性较差时，应增设圈梁进行加固。2.3.2.2 增设梁垫加固当大梁下砖砌体被局部压碎或大粱下墙体出现局部竖直裂缝时。应增设梁垫进

16、行加固。2.3.2.3 改变结构方案如增加横墙，将弹性方案改为刚性方案，柱承重改为墙承重，砌体结构改为混凝土结构。2.3.3 混凝土结构房屋的加固目前在抗震加固中采用的具体方法有：卸荷法；加大截面法；外包钢法：碳纤维加固法；增设剪力墙法；消能减震法：隔震加固法。结束语： 地震等自然灾害是无法防止、无法回避的，但我们可以通过对修建建筑物的场地选址来避开抗震的不利地段，也可以对修建房屋场地的不良地质作用、不良地质环境进行治理，还可以从勘察设计技术、施工质量管理上提高建筑物的抗震性能，以此来减轻地震对建筑物的破坏，减轻地震造成的人员和财产损失。因此，作为建筑人，我们应该担负起提高建筑物抗震性能的使命，通过我们的不懈努力，共同提高我国建筑物的抗震设防水平和抗震性能。 混凝土结构加固的方法很多，各有利弊，加固方法的选择应根据可靠性鉴定的结果，结合结构特点，综合考虑加固效果、施工简便性及经济性等因素决定。