芦山地震古建筑震害调查与分析

第猿源卷第员期圆园员源年圆月摇摇摇摇摇地摇震摇工摇程摇与摇工摇程摇振摇动耘粤砸栽匀匝哉运耘耘晕郧陨晕耘耘砸陨晕郧粤晕阅耘晕郧陨晕耘耘砸陨晕郧阅再晕粤酝陨悦杂灾燥造援猿源晕燥援员摇云藻遭援圆园员源摇摇收稿日期院圆园员猿原员园原园愿曰摇修订日期院圆园员猿原员园原圆园摇摇基金项目院国家自然科学基金青年科学基金项目渊缘员圆园愿圆猿源冤曰中国地震局地震科技星火计划青年项目渊载匀员圆园圆员再冤摇摇作者简介院洪海春渊员怨苑苑原冤袁男袁高级工程师袁博士袁主要从事地震岩土工程尧地震灾害预防和地震应急救援研究援耘鄄皂葬蚤造院澡葬蚤糟澡怎灶澡燥灶早岳员圆远援糟燥皂文章编号院员园园园原员猿园员渊圆园员源冤园员原园员源苑原园怨阅韵陨院员园援员猿员怨苑辕躁援藻藻藻增援圆园员源援园员援员源苑援澡燥灶早澡糟援园员怨芦山地震古建筑震害调查与分析洪海春员袁石玉成圆袁刘摇拓猿袁王恒知员袁詹小艳员渊员援江苏省地震工程研究院袁江苏南京圆员园园员源曰圆援中国地震局兰州地震研究所袁甘肃兰州苑猿园园园园曰猿援北京大学地球与空间科学学院袁北京员园园园愿远冤摘摇要院根据芦山地震极震区和重灾区古建筑的震害现场调查资料袁进行震害特征与破坏原因分析遥古建筑结构形式主要包括木结构尧石结构尧砖木结构和砖石结构遥通过分类和归纳的方法袁得到古建筑的典型震害特征包括基础剪断尧墙体开裂尧抹灰掉落和顶部局部塌落等遥古建筑遭到破坏的成因机制包括院鞭鞘效应尧竖向地震作用尧传力机理变化等遥分析了不同结构形式古建筑的地震破坏作用差异性等袁同种结构形式的古建筑比普通房屋建筑的抗震性能要好遥同时袁讨论了不同结构类型古建筑的抗震维护与加固措施尧抗震传力机理以及隔震和减震等袁为古建筑抗震设防和抗震加固尧减轻灾害等提供参考遥关键词院芦山地震曰古建筑曰震害调查与分析曰抗震机理及抗震措施曰维护与加固中图分类号院栽哉猿远曰孕猿员缘援怨圆摇摇摇摇摇文献标志码院粤陨灶增藻泽贼蚤早葬贼蚤燥灶葬灶凿葬灶葬造赠泽蚤泽燥枣藻葬则贼澡择怎葬噪藻凿葬皂葬早藻贼燥葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽蚤灶凿怎糟藻凿遭赠蕴怎泽澡葬灶藻葬则贼澡择怎葬噪藻匀韵晕郧匀葬蚤糟澡怎灶员袁杂匀陨再怎糟澡藻灶早圆袁蕴陨哉栽怎燥猿袁宰粤晕郧匀藻灶早扎澡蚤员袁在匀粤晕载蚤葬燥赠葬灶员渊员援陨灶泽贼蚤贼怎贼藻燥枣耘葬则贼澡择怎葬噪藻耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早燥枣允蚤葬灶早泽怎孕则燥增蚤灶糟藻袁晕葬灶躁蚤灶早圆员园园员源袁悦澡蚤灶葬曰圆援蕴葬灶扎澡燥怎陨灶泽贼蚤贼怎贼藻燥枣杂藻蚤泽皂燥造燥早赠袁悦耘粤袁蕴葬灶扎澡燥怎苑猿园园园园袁悦澡蚤灶葬曰猿援杂糟澡燥燥造燥枣耘葬则贼澡葬灶凿杂责葬糟藻杂糟蚤藻灶糟藻泽袁孕藻噪蚤灶早哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁月藻蚤躁蚤灶早员园园愿苑员袁悦澡蚤灶葬冤粤遭泽贼则葬糟贼院月葬泽藻凿燥灶贼澡藻凿葬贼葬燥枣枣蚤藻造凿蚤灶增藻泽贼蚤早葬贼蚤燥灶袁则藻泽藻葬则糟澡藻泽燥灶糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽葬灶凿糟葬怎泽藻泽燥枣葬灶糟蚤藻灶贼遭怎造蚤凿蚤灶早凿葬皂葬早藻蚤灶皂藻蚤扎燥泽藻蚤泽皂葬造则藻早蚤燥灶葬灶凿泽藻增藻则藻造赠凿葬皂葬早藻凿则藻早蚤燥灶蚤灶凿怎糟藻凿遭赠蕴怎泽澡葬灶藻葬则贼澡择怎葬噪藻葬则藻糟葬则则蚤藻凿燥怎贼援栽澡藻泽贼则怎糟贼怎则藻枣燥则皂皂葬蚤灶造赠蚤灶糟造怎凿藻泽憎燥燥凿泽贼则怎糟贼怎则藻袁泽贼燥灶藻泽贼则怎糟贼怎则藻袁遭则蚤糟噪憎燥燥凿泽贼则怎糟贼怎则藻葬灶凿遭则蚤糟噪泽贼燥灶藻泽贼则怎糟贼怎则藻援栽澡则燥怎早澡贼澡藻皂藻贼澡燥凿泽燥枣糟造葬泽泽蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶葬灶凿蚤灶凿怎糟贼蚤燥灶袁蚤贼蚤泽枣燥怎灶凿贼澡葬贼贼澡藻贼赠责蚤糟葬造凿葬皂葬早藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽皂葬蚤灶造赠蚤灶鄄糟造怎凿藻泽澡藻葬则糟怎贼燥枣遭葬泽藻袁憎葬造造泽枣则葬糟贼怎则藻袁责造葬泽贼藻则蚤灶早凿则燥责袁葬灶凿造燥糟葬造糟燥造造葬责泽藻燥枣贼澡藻贼燥责援栽澡藻枣燥则皂葬贼蚤燥灶皂藻糟澡葬灶蚤泽皂燥枣贼澡藻凿藻泽贼则燥赠藻凿葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽葬则藻贼澡藻增藻则贼蚤糟葬造泽藻蚤泽皂蚤糟葬糟贼蚤燥灶袁憎澡蚤责责蚤灶早藻枣枣藻糟贼袁糟澡葬灶早藻燥枣枣燥则糟藻贼则葬灶泽枣藻则则蚤灶早皂藻糟澡葬鄄灶蚤泽皂援栽澡藻凿葬皂葬早藻凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽蚤灶凿怎糟藻凿遭赠蕴怎泽澡葬灶藻葬则贼澡择怎葬噪藻燥枣凿蚤枣枣藻则藻灶贼泽贼则怎糟贼怎则藻泽燥枣葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽葬则藻葬灶葬鄄造赠扎藻凿援栽澡藻葬灶贼蚤鄄泽藻蚤泽皂蚤糟糟葬责葬糟蚤贼赠燥枣葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽蚤泽遭藻贼贼藻则贼澡葬灶燥则凿蚤灶葬则赠遭怎蚤造凿蚤灶早泽怎灶凿藻则贼澡藻泽葬皂藻泽贼则怎糟贼怎则藻援酝藻葬灶憎澡蚤造藻袁贼澡藻则藻蚤灶枣燥则糟藻皂藻灶贼葬灶凿皂葬蚤灶贼藻灶葬灶糟藻皂藻贼澡燥凿泽燥枣泽藻蚤泽皂蚤糟枣燥则贼蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶袁葬灶贼蚤鄄泽藻蚤泽皂蚤糟枣燥则糟藻贼则葬灶泽枣藻则则蚤灶早皂藻糟澡葬灶蚤泽皂袁葬灶凿贼澡藻贼藻糟澡灶蚤择怎藻泽燥枣泽藻蚤泽皂蚤糟蚤泽燥造葬贼蚤燥灶葬灶凿泽澡燥糟噪葬遭泽燥则责贼蚤燥灶糟燥灶糟藻则灶蚤灶早凿蚤枣枣藻则藻灶贼葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽葬则藻凿蚤泽糟怎泽泽藻凿援栽澡藻则藻枣燥则藻袁贼澡藻燥遭贼葬蚤灶藻凿则藻泽怎造贼泽糟葬灶燥枣枣藻则则藻枣藻则藻灶糟藻贼燥藻葬则贼澡择怎葬噪藻枣燥则贼蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶燥枣葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽袁葬灶凿贼澡藻则藻凿怎糟贼蚤燥灶燥枣凿葬皂葬早藻造燥泽泽援运藻赠憎燥则凿泽院蕴怎泽澡葬灶藻葬则贼澡择怎葬噪藻曰葬灶糟蚤藻灶贼遭怎蚤造凿蚤灶早泽曰蚤灶增藻泽贼蚤早葬贼蚤燥灶葬灶凿葬灶葬造赠泽蚤泽燥枣藻葬则贼澡择怎葬噪藻凿葬皂葬早藻泽曰泽藻蚤泽皂蚤糟枣燥则贼蚤鄄枣蚤糟葬贼蚤燥灶皂藻糟澡葬灶蚤泽皂葬灶凿皂藻葬泽怎则藻泽曰则藻蚤灶枣燥则糟藻皂藻灶贼葬灶凿皂葬蚤灶贼藻灶葬灶糟藻地摇震摇工摇程摇与摇工摇程摇振摇动第猿源卷引言圆园员猿年源月圆园日园愿时园圆分袁在四川省雅安市芦山县渊晕猿园援猿毅袁耘员园猿援园毅冤发生苑援园级地震袁此次地震造成大量人员伤亡和房屋建筑大面积倒塌破坏等袁其中包括部分古建筑破损遥我国的古建筑具有极高的文物尧历史和艺术价值袁是中华民族乃至世界建筑艺术的瑰宝咱员暂遥古建筑是国家和民族文化的宝贵传承袁正因为其不可复制与不可再生的特性袁因此袁提高古建筑的抗震性能袁是地震工作者的神圣职责遥我国古建筑的结构形式以木结构尧石结构为主袁砖木结构和砖石结构为辅遥此次芦山地震对部分古建筑造成不同程度的破坏或者损毁袁其中袁有的全国重点文物保护建筑也遭遇到不同程度的破坏遥例如袁雅安市的高颐阙是东汉时期红砂石仿木结构建筑袁为中国汉阙中保存昀完好尧雕塑昀精美的曰石结构高颐墓阙的阙体震裂袁母阙和子阙间有漏斗状的窟窿尧墓阙屋檐的边缘线与阙身已不在同一平面袁部分砂岩构件的片块震掉在地袁阙体移位尧错动袁其损毁程度介于轻微破坏和中等破坏之间遥一方面袁古建筑建造时间久远袁虽然经历多次地震等自然灾害的侵蚀袁但是依然保留较完整袁表明其具有一定的抗震防灾能力曰另一方面袁古建筑缺乏保养尧维修和加固等遥因此袁结合此次芦山地震中古建筑的震害调查资料袁分析古建筑的震害特征袁对于研究古建筑的抗震性能及其震害规律是十分必要的遥针对汶川大地震等造成古建筑遭受的不同程度破坏袁根据震害调查统计和典型震害分析袁从整体情况来看袁总结出不同结构类型的古建筑所表现的反应特征各不相同咱员原源暂遥有的学者从木结构的榫卯尧斗拱和柱础的连接方式和构造措施等袁起到减震耗能作用等受力特性着手进行分析咱缘原苑暂袁有的学者探讨砖石古塔震害程度与地震烈度对应关系咱愿暂袁有的学者探讨砖石古塔震害机理尧抗震机制和加固方法咱怨袁员园暂袁有的学者采用数值模拟的手段研究砖木结构不同部位的动力响应尧加固方法等咱员员原员猿暂袁但是袁对于石结构和砖木结构的古建筑震害的研究和分析并不多见遥相对而言袁在此次芦山地震中袁木结构和石结构的震害相对较轻袁而砖石结构尧砖木结构的震害则比较严重袁造成这些差异的主要原因初步推测为砖石结构尧砖木结构的古建筑在鞭鞘效应尧竖向地震作用尧传力机理变化和局部场地条件等方面对震害有较大的影响袁在这些方面的研究袁相关的分析和探讨相对较少袁有待于进一步深入研究遥本文根据芦山地震中的古建筑的震害现场调查资料袁进行震害特征与破坏原因分析袁讨论了不同结构类型古建筑的抗震维护与加固措施尧抗震传力机理以及隔震尧减震方法袁为古建筑抗震设防和抗震加固尧减轻灾害等提供参考遥员摇震害现象及特征分析员援员摇木结构震害现象及特征分析雅安市有部分清末时期修建的木结构四合院古建筑袁在此次地震中表现了很好的抗震性能遥例如袁太平镇袁家大院尧龙门乡张家大院尧灵关镇王家大院尧上里镇韩家大院尧思延乡费家大院尧清仁乡罗家大院等处于极震区和重灾区的四合院落袁除屋脊掀翻尧滑落几块瓦片外袁基本没有受到结构性破坏袁可以继续使用袁有的甚至作为临时安置点和避难场所袁如图员所示遥然而袁普通的砖混结构尧砖木结构农村民居则受损要相对严重袁有的甚至局部或者整体倒塌袁大多数需要拆除重建遥关于古建筑抗震性能的分析普遍存在以下三个方面的不足院渊员冤未考虑斗拱的减震作用曰渊圆冤未考虑弹塑性阶段袁榫卯节点及斗拱非线性刚度特征曰渊猿冤未考虑侧脚的影响咱猿暂遥研究表明袁榫卯连接尧斗拱及侧脚等构造措施均有利于减小结构的地震响应遥古建筑木结构中柱础处的浮搁构造是上部结构抵御地震的一道重要防线袁但是袁如果其滑移量过大则有可能使柱根中心偏出柱础甚至使柱滑落袁造成较严重的震害咱圆袁猿暂遥实际的震害中较少看到柱根滑落柱础的现象遥国内外尚无专门针对这类古建筑结构进行抗震能力分析的具体规范尧规程及计算方法的规定遥有的研究者根据古建筑的震害资料及古建筑物的结构特点袁结合近年来国内外在结构可靠性理论研究所取得的进展和成果袁采用基于结构承载能力极限状态的计算方法进行古建筑抗震性能计算分析咱源暂遥木构架的组成采用榫卯结合袁具有可靠的整体性袁木材本身具有的柔性袁再加上榫卯节点有一定程度的可活动性袁使整个木构架在消减地震力的破坏方面具备很多的潜力袁可以做到以柔克刚遥由于结构本身存在愿源员第员期洪海春袁等院芦山地震古建筑震害调查与分析图员摇木结构四合院基本完好云蚤早援员摇陨灶贼葬糟贼憎燥燥凿泽贼则怎糟贼怎则藻泽侧脚的有利构造袁缓冲了结构的侧向变形袁可以避免倒塌和毁坏遥此外袁由于木结构四合院除了本身是木结构以外袁大多数四合院建筑在基岩基础上袁使得木结构四合院具有良好的抗震性能遥员援圆摇石结构震害现象及特征分析石塔寺位于邛崃市高何镇尧紧邻芦山县龙门乡袁在中国地震局发布的四川省芦山野源窑圆园冶苑援园级强烈地震烈度图中位于峪度区遥石塔建造于南宋乾道八年渊员员苑圆年冤袁全部用红色砂岩砌筑袁石塔平面呈四边形袁为员猿层密檐式袁通高约员愿皂袁塔下为四方形素面台基遥在石砌台基上置双重双层须弥座袁须弥座上建第一层塔身袁四周设副阶袁副阶之檐柱为八棱型石柱渊共员圆根袁围绕塔基形成柱廊冤袁下承以方形柱础和仰覆莲座遥在柱顶和补间铺作位置设栌斗遥塔檐亦为石制袁四角有反翘袁表现出南方建筑的风格遥整个塔身的外廓袁从第圆层起到第远层袁每层略有增大曰而从第苑层到第员圆层则逐层收小袁使之成为野梭柱冶形袁塔刹为双重覆钵上仰莲承托背靠背坐佛遥在芦山地震中石塔受到了中等破坏袁塔基稍有沉降渊估算小于愿糟皂冤尧塔身略微倾斜渊估算小于愿毅冤袁部分护栏塌毁尧佛像损毁袁圆层塔檐起连接作用的檐板大面积脱落渊约有一半掉落冤袁如图圆渊葬冤所示遥塔身第员圆层发生大角度的错动尧断裂和塌落袁裸露出新鲜的断口袁但是塔刹背靠背坐佛被残余的支座支撑而尚未震落袁如图圆渊遭冤所示遥然而袁底部所有的八棱型石柱均未发生错动尧柱础也完好无损遥图圆摇石结构古塔中等破坏云蚤早援圆摇酝燥凿藻则葬贼藻造赠凿藻泽贼则燥赠藻凿贼燥憎藻则燥枣泽贼燥灶藻泽贼则怎糟贼怎则藻在地震灾害调查中袁石塔身中尧下部被震断裂的很少见袁甚至塔壁产生类似野载冶型斜裂缝亦很少见袁但塔顶局部塌落现象却不少见遥这是由于石结构古塔采用抗压强度较高袁抗拉和抗剪强度较低的砂岩材料砌筑而成袁再加上古塔的建造时间比较久远袁裸露的岩石风化比较严重袁在地震作用下袁古塔中尧下部破损较轻或