徐珂:建筑结构设计 建筑结构 一个普通结构工程师的建筑结构设计博客

砌体结构和预制结构的认识-浅议汶川地震中几种震害认识(四)

  3.1这两类结构在本次地震中的表现给使用者和设计人员造成极大的心里阴影。破坏原因是多方面的,这里不再讨论,但有三点要说明的,一是很多山区建筑破坏属于地震引起的地质灾害,而这些地区经济条件较弱,承重材料基本上只能选择这两种形式,大量建筑是这两类结构的合成体系,两者的构造措施不足加剧了震害效果;二是震区很多建筑属于框架与砌体混合结构(不是框架+建筑砌块体系),这类结构破坏既有框架震害表现,又有砌体破坏的状况,但表观上更容易归类于砌体震害;三是我国的桥梁工程大量使用预制构件,在这次地震中表现理想,在抗震救灾工作中保证了生命线的畅通。

      3.2
砌体结构抗震设计是不同于其它结构形式的,计算上执行底部剪力法,采用水平地震影响系数最大值,验算砌体截面的抗剪能力,超过截面抗剪能力后,就会发生剪切破坏。规范中设防烈度与实际计算烈度是有差异的,比如北京设防烈度为8度,抗震计算的对应烈度大约为6.5度,当实际烈度超过6.5度时,以概率理论分析就要发生破坏状态。砌体结构一旦发生剪切破坏,如窗间墙X形破坏、横墙斜向裂缝、水平整体剪切破坏等等,这些重要构件破坏后就会退出承重及抗震体系,改变结构承力途径,向结构整体失效的方向快速发展,缺少类似剪力墙结构中连梁耗能构件,其修复的可实施性、再使用安全性是很低的,就是说砌体结构的计算目标仅能满足“小震不坏”,无法在数据上支持“中震可修” 的设计目标;或者说破坏的砌体结构经过“中震可修”后究竟能达到什么样的抗震性能是值得怀疑的。我国在唐山地震中认识到构造柱和圈梁的抗震作用,在规范上开始制定了相关构造措施,在其后多次地震中证明了是较为有效的手段,合理设置构造柱和圈梁,其约束作用可适当提高墙体延性,起到第二道防线功能,尽可能达到砌体裂而不倒,实现“大震不倒”的设防目的。但这需要设计人员具有较好的抗震概念,不合理的构造措施同样会造成砌体结构非正常震害,比如构造柱截面过大,形成框架柱或剪力墙的情况,那么整个抗震体系就不能以砌体结构来分析。
       
       在汶川地震后,笔者认为应重新审视砌体结构的适用范围和层数,比如都江堰新建小学同一栋楼内,教室部分全部倒塌而小跨度的办公用房破坏严重但未倒塌,在相同地震作用和建筑质量情况下,小开间的砌体墙承载面积小,房屋破坏对人员伤害的机率小;比如六度区可以建8层砌体住宅,形成较多人员聚集,一旦发生强震其破坏影响都是灾难性的,按照最新意见[2],将学校定为乙类建筑仍然可以建设6层教学用房,而在四川学校里经常可以看到定员8人的学生宿舍,实际塞进20多人居住,后患严重;从保护生命、灾后救援、整体经济损失出发,应对砌体的适用范围进行严格限定。

      3.3预制结构设计在我国有一种弱化趋势,最新意见[2]强调“宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖”,可见这次地震对预制行业的发展打击巨大。笔者认为各界包括建筑界对于预制结构的视野过于狭窄,提到预制结构就会想到预应力空心板、预应力梁等混凝土构件,但是从更大的角度出发,会发现很多预制构件应用在建筑中,如
桥梁结构钢结构幕墙结构木结构桩基础,甚至砌体结构也可以认为是预制块体在现场通过砂浆粘合而成的。前几种结构在震区的表现是较为理想的[3],这是因为相关规范对于连接设计是重点关注的。我国建筑业的预制结构连接要求仍停留在早期厂房结构、低层框架结构应用上,多年来受认识误区的影响,预制构件行业萎缩严重,相关研究严重落后,设计构造不严,施工水平低劣,才导致本次地震中破坏严重。相关部门应加强预制结构试验研究工作,推荐合理的设计原则和连接构造,同样可以形成良好的抗震结构体系,这是不容质疑的。图5是震区典型的厂房结构震害案例,维护墙体因连接薄弱而脱落,造成逃生人员伤亡,而吊车梁、屋面预制I型梁和槽型预制板未发生连接破坏,说明了连接节点的重要性。


       3.4从世界范围来看,预制结构是建筑业发展方向,可以提高构件质量、减少人力成本和材料浪费、提高施工进度、有利于环保,如日本是地震多发国家,预制结构应用范围很广,可以成为我们学习、借鉴的目标。桥梁规范[3]也明确提出“采用标准化跨径的桥涵宜采用装配式结构,适用于机械化、工厂化施工”。以我国的经济情况,砌体和预制件仍然是今后建筑业大量使用的形式,因此加强两类结构的研究、设计、施工、业主建设指导工作都是重要的。

地震中建筑物水平摆动幅度-浅议汶川地震中几种震害认识(五)

砌体结构和预制结构的认识-浅议汶川地震中几种震害认识(四)

楼梯构件在框架结构中的震害-浅议汶川地震中几种震害认识(三)

低层建筑的鞭梢效应-浅议汶川地震中几种震害认识(二)

浅议汶川地震中几种震害认识(一)


Tags: 讨论 结构

发布: 徐珂建筑结构设计 分类: 发表结构论文 评论: 0 浏览: 743
留言列表
发表留言
◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。