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浅谈砌体结构震害特征及建议【麟工窑炉】
时间:2020年05月05日    点击:次    来源:隧道窑

1、引言

砌体结构属于混合结构,是以小部分钢筋混凝土梁、板、柱及大部分砖墙及切块承重的混合结构体系。其原材料分布地域广泛,造价低廉,广泛应用于住宅、医院、办公楼等建筑工程。

我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震活动强烈且频繁,与之相比,地震预报尚处于探索阶段,虽成功做过几次大震的短临预报,但未完全掌握地震发展规律。根据历年发生的地震震害统计分析,砌体结构对于地震危害的预防能力有诸多不足,其整体性较差,发生地震后建筑物容易出现裂缝、变形和倒塌等。例如汶川地震中砌体结构的破坏占比85%以上,甚至一些4级地震也会出现村镇建筑的倒塌,造成人员伤亡和经济损失。本文旨在总结砌体结构在地震作用下的破坏特点,并对设计与施工等环节提出参考建议。

2、主要破坏

分析近几年国内外的地震调查报告,发现砌体结构的震害主要集中于三类承重构件(墙体、楼盖板、楼梯)和房屋倒塌。

2.1墙体震害

墙体是砌体结构的承重构件,在地震过程中受力非常复杂,可能同时承受拉力剪力、弯矩和扭矩等多种内力。相比而言,墙体材料的抗拉和抗剪能力较差,容易发生墙体破坏,墙体震害主要表现为斜裂缝X型裂缝、水平裂缝、竖向裂缝四种,如图1~4所示。

度时会发生剪切破坏,斜裂缝多发生在横墙或山墙、门窗洞口四角和窗下墙等位置。

X型裂缝:原因和斜裂缝类似,加上地震力的反复作用,导致墙体裂缝呈现“X”的形状,如果地震继续,墙体继而发生滑移甚至倒塌。X型裂缝多发生在横向的山墙和纵向的窗间墙等位置。   窑炉

水平裂缝:墙体的水平剪切破坏引起的震害现象。可以由水平地震作用和竖向地震作用分别引起,也可以由两者共同作用引起,通常出现在纵墙窗口上下截面处,其中水平地震作用时大多发生在楼屋盖梁板附近的墙体上。

竖向裂缝:竖向地震作用过大引起的裂缝。地震时,墙体一方面承受强大的竖向压力,同时承受水平方向上的膨胀拉应力,因为砌体结构的整体性较差形成竖向裂缝。竖向裂缝多发生在墙体纵横交界处和房屋角部。

2.2楼盖板震害

屋盖和楼板是地震时传递水平地震作用的主要构件,地震时墙体先受力,再将力传递给基础。无论是整体现浇楼板还是装配式预制楼盖板,震害往往不是因为强度或刚度不足造成,比如整体现浇楼板往往因为支撑墙体的倒塌而引发震害;对于装配式预制楼盖板,其整体性较差,地震时容易出现拉裂,如图5、图6所示,同时由于楼板端部的支撑长度和锚固不够以及预制板之间缺乏足够的有效拉结措施,造成楼板从墙内拔出或梁上脱落,如图7所示。对于顶层盖板而言,震害则更为严重。

2.3楼梯震害

楼梯震害程度往往比较严重,主要集中于墙体破坏,也会发生梯梁破坏、梯板破坏、踏步板与平台梁的连接处破坏等震害,如图8、图9所示。主要原因在于楼梯间的横墙间距较小,抗剪刚度较大,地震时承担的地震作用较大。另外,楼梯间墙体缺乏楼板的横向支撑,空间刚度较小,同时由于踏步板嵌入墙体,不同程度削弱了墙体截面,造成墙体容易产生破坏。尤其在建筑顶层,外纵墙为一层半高度,空间刚度进一步减小,震害程度则更为严重。

2.4倒塌震害

砌体结构的倒塌主要发生在高烈度区和极震区,特别是未设置圈梁、构造柱等抗震构造措施的老旧建筑物。地震时因为承载力低出现裂缝,开裂后若无有效约東,裂缝会继续开展,进而出现错动、压碎等破坏,由于砌体结构延性较差,容易发生倒塌。

鉴于砌体结构在地震作用下的不同倒塌形式,分为:全部倒塌、整层倒塌和局部倒塌三种类型,如图10~12所示。

  

全部倒塌:砌体发生全部倒塌的情况不是很常见,一旦发生,不会保持一定形状,震后变成废墟。全部倒塌主要发生在房屋整体性较好而底层强度不足时,或房屋整体性不好而上层墙体稳定性太差时。

整层倒塌:砌体结构由于底层门窗开洞过多,削弱了墙体刚度和承载力,而上层刚度较大,地震时底层墙体承担了较大的地震作用,容易发生底部倒塌,而上部结构相对完整。

局部倒塌:这种倒塌形式较多,可以表现为一端倒塌,另一端未倒;两端倒塌,中间未倒;外墙倒塌,内墙未倒等多种形式。局部倒塌主要发生在个别部位的整体性特别差,纵横墙间拉结措施处理不当,平面或立面有显著的局部突出等部位。  隧道窑

3、其他破坏

砌体结构在地震时的破坏形式是多种多样的,除了上述主要形式之外,还存在其他形式,比如屋面突出物的鞭梢效应、转角破坏等都会影响砌体结构的结构安全

4、建议

为减小砌体结构的震害程度,减轻人员伤亡和经济损失,应提高砌体结构的抗震性能,做到积极预防同时结合震害特征对建筑设计和施工提出如下建议

a.设计时应注重平面布置,建筑规则对称,无刚度突变,减少大开间,构造措施完善合理

b.加强施工过程中的质量控制,做到科学施工和规范施工

c.对既有老旧建筑进行加固处理,提高其抗震能力。

本文来源《砖瓦》杂志,作者:付国永

参考文献

[1]郑山锁,张秋石,程明超,等,砌体结构的震害特征分析[J].四川理工学院学报,2016,29:65-68

[2]李仁林地震对砌体结构房屋的危害及预防研究[D].武汉:武汉工程大学,2015

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