绵阳房屋震害调查

94atd1绵阳概况绵阳，古称“涪城”、“绵州”，始建于公元前201年，距今已有2200余年的历史。它位于四川盆地西北部，北东北距成都90余公里，幅员面积20249平方公里，总人口530万，是四川省第二大城市。绵阳1985年建立地级市，下辖2个区（涪城、游仙），1个县级市（江油）和6个县（三台、安县、平武、北川、梓潼、盐亭）。绵阳气候宜人，是亚热带湿润气候，年平均降水量826〜1417毫米，平均气温14.7℃〜17.3℃，极端气温-7.3℃〜39.4℃，无霜期平均253〜301天，市域有大小江河3000多条，分属涪江、嘉陵江水系，重要江河除涪江干流外，还有梓江、凯江、安昌河、平通河、火溪河等主要支流。绵阳是我国电子工业中心城市之一，2007年全市实现GDP673.5亿元，全市公路通车里程10942公里，其中等级公路5881公里。绵阳市区建成区面积80平方公里，市区人口70万。绵阳城市建设时间跨度大，历经上世纪50年代至今，进入21世纪后发展较快。2震源机制汶川5.12大地震的主要成因源于与龙门山断裂带或者某个相关构造断层的运动，地震是一个逆冲断层向东北方向运动的结果。从大陆尺度上来看，此次地震活动是由于印度洋板块冲撞欧亚板块造成的，细部表现为青藏高原板块向东及东东北俯冲，受成都平原地下200米左右坚硬地壳岩石圈阻挠，地应力堆积释放造成的。龙门山构造带主要有三条断裂带组成：从西向东分别为汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂和安县-灌县断裂，这三条断裂新生代的活动特征均表现出由南西向北东斜向逆冲，并伴随右旋滑动分量。根据这次地震震源机制推断，汶川强震的发震构造是因龙门山构造带的中央断裂带，也称北川-映秀断裂，该断裂在北西西-南东东向挤压应力作用下，发生逆冲运动，地震破裂时间80秒，破裂长度216km，破裂方向为北东229°，地震破裂滑动面向西倾，倾角约32°。根据主震和余震分布情况，初步推断这次大地震属于单向破裂地震，由南西向北东迁移。破裂方向主体受北东向龙门山构造带控制。据地震资料反演得出的震源深度在12-19千米，投影结果正好处在北川-映秀断裂带InvestigationofDamageonHousesinSeismicDisastersinMianyang绵阳房屋震害调查蒋航军中国建筑标准设计研究院撰文上。从现场获得的震中区的同震地表破裂特征，清楚地指示了发震断裂上盘由西向东的逆冲和右旋走滑活动分量。3影响烈度判断此次汶川5.12大地震对绵阳地区造成了极大的破坏，北川、安县、平武、江油等地均是重灾区，北川灾情特别严重，县城成为一片废墟。据已收集到的有关资料显示，除市辖两区（涪城，游仙）（2002年版抗震规范规定的设防烈度为6°）震害稍轻，初步判断汶川8.0级地震的影响烈度范围在6°弱-6°强，其余地区（2002年版抗震规范规定的设防烈度为7°）震害严重，初步判断汶川8.0级地震的影响烈度范围分别为：江油：7°-9°；安县：8°-9°；平武：8°；北川：9°-11°；其余地区尚在统计。地震烈度划分是反应国家地震中长期预报的结果，同时又由国家政治经济形势决定。图1a－2图1a－1图1b－1图1b－2图1c－1图1c－3图1c－2atd954绵阳房屋震害调查分析绵阳作为重灾区，遇难人数超过15000人，受伤人数超过100000人，财产损失不计其数。4．1房屋结构类型1）砖砌体房屋砖砌体房屋由砖墙或砖柱承重，是绵阳地区最常见的结构形式。砖砌体房屋按楼屋盖形式可分为砖混、砖木和砖混砖木混合结构。砖混结构：楼屋盖多采用预制混凝土空心板，较少采用现浇钢筋混凝土楼板。砖木结构：楼屋盖采用木制构件，多见于上世纪50-60年代房屋，其木制屋架又可分为：a）三角形木屋架：屋架节点处架设檩条，檩上做瓦屋面，是最常见木屋架形式。b）老式坡顶木构架：大梁较粗，大梁上立不同高度的瓜柱，瓜柱上放檩条，檩上做瓦屋面，形成坡顶，多见于自建房。c）平顶木梁构架：直接用木制大梁承重，多见于自建房。砖混砖木混合结构：楼盖采用预制混凝土空心板，屋盖采用木制构件，多见于上世纪50-60年代多层房屋，部分地区80年代学校、办公、医院等公共建筑也有采用。砖砌体房按墙体的砌筑方式又可分为空斗墙房屋、实心墙体房屋和砖柱排架房屋。空斗墙房屋：单层或多层，也有部分建筑首层采用实心墙砌筑，多见于上世纪50-60年代房屋及自建房。实心墙体房屋：大量采用单层或多层，有坡顶或平顶，罕见拱顶，各个时期各种用途均有大量采用。砖柱排架房屋：屋架或屋面荷载由砖柱承担，有砖砌体围护结构，多用于工业、库房、学校等需要较大空间的房屋。2）钢筋混凝土框架、排架结构房屋框架结构由梁柱承重，有砖砌体围护墙,楼屋盖多采用预制混凝土空心板，也有部分新建建筑采用现浇楼屋盖；排架结构多采用预制柱，屋面采用预制屋面梁或屋架支撑大型屋面板，多用于工业厂房等建筑。3）底部框架砖房结构房屋底层为钢筋混凝土框架结构，梁承托上部实心砖墙，楼屋盖多采用预制混凝土空心板，底层布置部分砖砌体隔墙或外墙，多用于临街商业用房，上为普通民房。4）框架及砖砌体混合承重房屋此类房屋结构体系混乱，传力途径复杂，属于现行规范禁止采用的结构形式，但在绵阳地区仍有一定数量存在。5）钢结构房屋主要是门式刚架，轻钢屋面，多用于工业厂房、库房等建筑。6）剪力墙结构房屋新建少量高层住宅采用剪力墙结构但多数墙肢开以大洞填充砌体材料。（本次调查涉及较少，不具备统计意义）4．2房屋震害特征调查、分析1）砖混结构房屋此次调查砖混结构房屋主要的破坏现象为：a)墙体单向或双向斜裂缝；b)墙体水平裂缝；c)墙体竖向裂缝；d)门窗洞口处上下斜裂缝；e)门窗间墙斜裂缝；f)楼梯间及其它处屋面建筑破损、破坏；g)楼外散水断裂；h)女儿墙破损、破坏；i)构造柱的破损、破坏；j)伸缩缝的破坏。多层砖混结构房屋墙体在水平地震作用下，多数墙体主要承受水平地震剪力。根据震害特征，影响墙体抗震性能的主要因素是墙体强度，而由于砌筑砂浆强度往往低于砖的强度，或因施工质量等因素影响（调查中曾发现部分墙体竖缝砂浆不饱满，甚至有些建筑的砌筑砂浆含泥量很高），墙体的承载力主要取决于砂浆强度和砌筑质量，当墙体受到的地震剪力超过其抗剪承载力时，墙体就会剪切破坏。从图1a-1,1a-2可见，墙体出现与水平线呈45°的贯通单向斜裂缝或交叉斜裂缝，且主要沿灰缝开裂。当地震往复作用时，墙体沿裂缝滑移、错位，最终丧失全部竖向承载力而倒塌。图1b-1中的墙体裂缝是出现在房屋底层的沿建筑外圈通长的水平裂缝，由于建筑首层室内地坪铺打混凝土，同时图1d图1e-1图1e-2图1f图1g-1图1h-1图1h-2图1g-296atd受房芯回填土影响，此处上下墙体约束差异较大，且地圈梁上皮座浆或墙体水平施工缝处砌筑砂浆强度较低，当受水平地震作用时，墙体在此处水平错动形成裂缝。图1b-2中的墙体水平裂缝系圈过梁上皮座浆强度较低，砌筑质量差等因素形成初始缺陷，在水平地震作用下上部墙体错动、松动而形成的，同时伴有上部墙体的剪切破坏。图1c-1、图1c-2中的墙体竖向裂缝在本次调查中并不多见。图1c-1中的裂缝有可能是由于楼梯间外纵墙与楼板连接较差，地震时发生闪脱拉断内横墙造成的，也有可能是另侧纵墙向楼梯间内移顶裂楼梯间横墙；而图1c-2中的墙体竖向裂缝疑似墙体竖向施工缝砌筑不牢没有可靠连接造成的；图1c-3中轻质隔墙在地震时与承重墙体发生拉脱，显示未作任何拉结措施。门窗洞口处上下斜裂缝是本次低烈度影响区房屋震害调查中最为常见的形式。当砌体墙上下成列开洞时，过梁、楼板（圈梁）、窗台（压顶）及其间的墙体或多或少的具有一定刚度和整体性，从而形成类似现浇剪力墙结构中的连梁机制，这种组合构件成为砖砌体房屋抵抗地震作用的第一道防线，也是最先破坏的位置。我们看到在低烈度影响区，房屋主要承重墙体保持弹性工作状态而未发生破坏，但门窗洞口“连梁”则普遍出现了不同程度的震害，贯通裂缝呈单斜或交叉状。图1d较为明显，山墙走廊尽端的洞口“连梁”一方面由于“连梁”自身强度、刚度较两侧连续墙体低很多，地震作用时无法协调两侧墙体变形而发生剪切破坏，另一方面由于“连梁”的耗能作用间接保护了两侧主要承重墙体的安全。有趣的是：部分相同建筑在此部位的裂缝形式有受地震高阶震型影响的体现，单斜裂缝分层方向对称。调查中发现，预制过梁座浆强度较低或砌筑不饱满，有极个别情况甚至过梁直接搁置而未铺设座浆，造成裂缝在过梁底及端面严重开展；有些房屋过梁上方墙体砌筑不牢也是造成“连梁”过早失效退出工作的原因。门窗洞口间的墙肢当其高宽比超过一定数值时，受剪弯作用影响发生破坏，如图1e-1所见。值得注意的是，该类裂缝走向较陡，上侧破裂墙体有沿裂缝下滑趋势，使墙体竖向承载力损失较大，同时墙体面外的稳定性也差，在余震中容易发生倒塌破坏，对整栋建筑安全构成威胁。图1e-2所示洞间墙肢高宽比小，其破坏形态更接近整体墙，表现为剪切破坏特征。如图1f所示，受地震鞭梢效应影响，部分出屋面的小塔楼震害较重，门窗洞口处尤甚。主体之外的楼梯间顶部甚至发生与主体的闪脱。室外散水的破坏多表现为房屋一侧断裂，另侧隆起破裂，如图1g-1,2所示。这多与房屋在地震中的整体运动有关，说明周边土体受到拉压作用。当雨季大量地表水浸入时，土体产生湿陷，会对房屋约束状况产生进一步影响。女儿墙的破坏对主体结构安全影响较小，但容易发生坠落伤人，因此也不能忽视。图1h-1中的裂缝是由于另侧的小坡屋顶碰撞造成的。多数女儿墙破坏如图1h-2所示，整体外闪形成屋面处通长水平裂缝。设置构造柱能提高墙体的抗震能力源于对墙体的约束及自身较高的强度。调查中发现的少数构造柱破坏，其基本形式多为压溃破坏，这与结构受力特征和施工质量有密不可分的关系。图1i-1,2,3,4所示构造柱均位于房屋的角部，山墙的高宽比超过2，地震作用下呈压弯受力特征，端部构造柱承受更大的附加拉、压应力。图中可以看到明显的破坏迹象，钢筋压屈，混凝土酥碎、崩落。图1i-1中的构造柱本身并没有什么问题，只是外纵墙上窗户紧贴山墙设置，使山墙成为一字墙而没有任何翼缘墙帮助，此处应力过于集中，在窗台处构造柱发生破坏，值得注意的是：此房屋另一侧的纵墙边窗距墙角有一段距离，那里的构造柱未发生破坏，这也提示了我们在今后的设计中应注意的一些构造细节。图1i-2中的构造柱在节点区未设置箍筋，图1i-3,4中的构造柱除箍筋问题外，纵筋定位也有问题，钢筋局部外露没有保护层。图2－2图1i－1图1i－2图1i－3图1i－4图1j－1图1j－2图2－1atd97除此之外，调查中还发现部分构造柱混凝土骨料级配不良，含泥量偏高，施工振捣不密实等，这些因素造成震害加剧。当两栋建筑之间的缝隙预留过小时，地震时产生的碰撞破坏如图1j-1,2所示。2）砖木及砖混砖木混合结构房屋砖木及砖混砖木混合结构房屋其砖砌体部分的破坏特征同砖混结构表象，而木制构架的破坏多表现在以下几方面：a）节点连接薄弱。通常采用榫接或钉接等单一连接方式。地震作用下，屋架多向振动，节点不仅要承受轴向作用力，还复合有剪、扭等作用力，很容易产生拉脱、折榫破坏，导致屋架局部破坏或坠落。b）屋顶过重。木屋架上本应使用轻质屋面，但绵阳如同南方其它地区一样，使用檩条支撑水泥或陶瓦屋面。有些房屋在木屋架下悬挂吊顶，有些老式坡顶木构架，大梁粗，瓜柱很细，再支撑坡屋顶。头重脚轻，地震加速度反应放大，地震时屋盖倾斜甚至塌落。c）屋盖系统整体性差。木屋架之间没有任何联系，未设置支撑或拉条，屋架与墙体，檩条与墙体（山墙）没有连接措施，纵向水平刚度和空间作用很差，地震时由于屋架与墙体在质量、刚度等方面差异较大，振动特征明显不同，造成互相碰撞震害加大。d）材料老朽。调查中发现不少屋顶木构架，在制作时未作任何防潮防腐处理，年久失修，木料腐朽疏松，截面损失严重，地震时首先破坏从而引起其它构件的破坏。e）屋面溜瓦引起坠落。含木制构件的房屋破坏形式见图2-1,2-2所示。由于时间及现场因素未能近距离取得节点破坏资料，但可见在影响烈度6°-7°地区，砖木结构及局部木构架震害严重。绵阳