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汶川地震中部分房屋結(jié)構(gòu)震害原因分析

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]


    《汶川地震中部分房屋結(jié)構(gòu)震害原因分析》
    報(bào)告人：呂西林
    特邀專家簡介：呂西林，同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)研究所所長，教授，博士生導(dǎo)師。中國建筑學(xué)會(huì)建筑結(jié)構(gòu)分會(huì)副理事長及抗震試驗(yàn)技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主任委員；土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員；中國地震學(xué)會(huì)理事及地震工程專業(yè)委員會(huì)副主任委員；全國超限高層建筑工程抗震審查專家委員會(huì)委員等。長期從事工程結(jié)構(gòu)抗震及振動(dòng)控制、高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)理論、結(jié)構(gòu)檢測與加固的新技術(shù)新方法、重大工程的安全監(jiān)控等研究。
    呂西林：各位代表大家下午好，很高興參加這次會(huì)議，并且跟大家匯報(bào)一下我們?cè)跒?zāi)區(qū)工作的一些情況，我的主要內(nèi)容有下面四個(gè)方面，第一個(gè)是現(xiàn)場房屋震害評(píng)估及考察，第二是典型震害原因及初步分析，我們這里強(qiáng)調(diào)一下是初步分析，第三是對(duì)提高建筑物抗震防災(zāi)能力的建議，第四是在防震工程中積極采用成熟的高新技術(shù)。
    第一是現(xiàn)場房屋震害評(píng)級(jí)及考察，所有的評(píng)估工作很簡單，一方面是什么房屋是不能用的，有危險(xiǎn)的，不能進(jìn)去的，還有一類是可以用的房子，讓大家臨時(shí)可以用，這只是應(yīng)急評(píng)估，這是我們當(dāng)時(shí)在現(xiàn)場的情況，我們?nèi)チ艘院?，是在廣元市和青山縣的路上，這個(gè)路上不時(shí)有山體滑坡，這個(gè)是地震災(zāi)區(qū)主要的一些縣城，這是縣城的分布圖，紅色的地方是我自己去過的地方，從這個(gè)地震發(fā)生到八月底我去過七次，累計(jì)工作時(shí)間一個(gè)多月，主要是三個(gè)任務(wù)，一個(gè)是房屋應(yīng)急評(píng)估，還有一些政府部門邀請(qǐng)的再評(píng)估，第二是我們?cè)ㄒ粋€(gè)都江堰的小學(xué)，第三是我們同濟(jì)大學(xué)負(fù)責(zé)北川地震遺址公園的規(guī)劃策劃。這個(gè)是國家地震現(xiàn)場應(yīng)急工作隊(duì)公布的第二套和最終的圖，上午謝老師也公布了這個(gè)圖，大體的內(nèi)容差不多，這次地震有兩個(gè)重災(zāi)區(qū)，一個(gè)是映秀，還有是北川縣城為中心的地區(qū)。
    第二個(gè)是典型震害原因及初步分析，我們結(jié)合我們看到的情況進(jìn)行一個(gè)歸納，第一是地震烈度極大是這次地震災(zāi)害的主要原因，這次地震有十個(gè)極重災(zāi)區(qū)，這些災(zāi)區(qū)震前的設(shè)防烈度為七度，這次的烈度達(dá)到了八到十一度，這個(gè)是大家公認(rèn)的。
    這個(gè)是北川縣城震后一角，北川縣城已經(jīng)被鐵絲網(wǎng)圍起來了，這些照片看到，有的房子還是可以用的，這個(gè)是新城區(qū)，這個(gè)是老城區(qū)，實(shí)際上這些房子到里面看的話，就比較慘了，有的已經(jīng)破壞的非常嚴(yán)重了，這個(gè)是辦公樓兩層都倒塌了，上面還可以用，這個(gè)房子中有些人還是可以逃出來的，這個(gè)是滾石砸向房屋，這個(gè)是山體滑坡引起的，還有一些更慘的照片，第二個(gè)是未設(shè)防的舊房屋倒塌和破壞嚴(yán)重，但是按照國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)正常設(shè)計(jì)施工和正常使用的房屋都具有很好的抗震能力，這個(gè)是青川縣城，是5月18號(hào)我們拍的，這個(gè)是沒有設(shè)防的房屋，這個(gè)是新規(guī)范的房屋，對(duì)比非常明顯，這是一些老房子和新房子的對(duì)比，這是一個(gè)青川縣城的一個(gè)2001年按照規(guī)范設(shè)計(jì)和建筑的，他也沒有什么大的破壞，這是在青川縣城里面的小學(xué)建筑，沒有一個(gè)校舍倒塌，基本沒有大的破壞，也是按照新規(guī)范設(shè)計(jì)的，另外是青川中學(xué)，也是沒有任何大的破壞，只是一些小的裂縫。第三各體會(huì)是違章建筑盡顯原形，破壞嚴(yán)重，首先是盲目加層的，造成嚴(yán)重珍奇甚至倒塌，第二是屋頂違章搭建，破壞甚至局部倒塌，還有一些違章建筑我們后面可以用一些照片看到。這個(gè)是陽臺(tái)沒有按照規(guī)定封閉，這是一個(gè)居民樓，這個(gè)陽臺(tái)的封閉得不好，所以破壞的很嚴(yán)重，這是青川的一個(gè)破門開店的，是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了破壞。第四，屋面突出物破壞已經(jīng)嚴(yán)重，甚至倒塌，稅務(wù)大樓屋頂突出物嚴(yán)重開裂破壞，這是規(guī)劃與建設(shè)局辦公大樓，屋頂上有兩個(gè)屋頂，全部壓在了一起，這個(gè)樓下面也是可以使用的，但是他們不敢用，這個(gè)影響是很大的，這是安縣縣城，一個(gè)五層的結(jié)構(gòu)，屋頂上的樓梯間倒塌了，這是廣元市人民醫(yī)院的局部也倒塌了，這是樓梯間的構(gòu)造柱和墻體沒有連接引起了破壞。這是青川縣有一個(gè)商務(wù)酒店，這個(gè)結(jié)果是比較好的，基本下面沒有任何大的結(jié)構(gòu)性的裂縫，但是屋頂上的基本已經(jīng)斷裂了，這是青川縣抗震救災(zāi)辦公樓屋頂突出物的倒塌，第五個(gè)體會(huì)是建筑結(jié)構(gòu)平面和里面不規(guī)則的建筑物珍奇比較嚴(yán)重，比如這個(gè)樓有凹進(jìn)和突出，破壞比較嚴(yán)重，這是L形的平面，也有了破壞，我建議以后地震區(qū)最好不用面磚，沒有任何用處，只是好看而已。這是青川縣城的一個(gè)里面收進(jìn)的建筑，我們其實(shí)是有限制的，但是大家沒有很好的認(rèn)識(shí)到，這次地震就看出來了，造成 了局部倒塌，這是江油市，他們城市里面的房屋沒有多大的破壞，主要是在江油市市區(qū)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公路上破壞比較厲害。這個(gè)是都江堰按照新規(guī)范設(shè)計(jì)的，但是他沒有設(shè)防震縫，所以屋頂上這個(gè)地方是現(xiàn)澆的屋面，這個(gè)對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響不是很大，但是主要是影響居民的心理，這個(gè)是在青川縣城有一個(gè)房屋防震縫沒有起作用，這樣的斜裂縫最起碼兩公分以上，這些面磚根本沒有作用，沒有任何價(jià)值。有一個(gè)要說明的，非常有意思的有價(jià)值的，是北川縣有一個(gè)下崗職工宿舍是六層鋼體結(jié)構(gòu)，有構(gòu)造柱和圈梁，但是這個(gè)建筑裂而不倒，這是墻體破壞的情況，后面還有一個(gè)照片說明，當(dāng)時(shí)和這個(gè)房子在一起的有一個(gè)牌樓，這個(gè)牌樓傾斜到五十公分也沒有倒掉。旁邊也一些兩三層的別墅都是大開間都倒掉了。這個(gè)是德陽市的老舊砌體房屋基本完好，特點(diǎn)就是開間小，墻體多，實(shí)心墻質(zhì)量好，這些房子基本沒有裂縫，第七個(gè)體會(huì)是不同借給構(gòu)件之間的連接，框架結(jié)構(gòu)中的填充墻震害特別嚴(yán)重，倒塌也很普遍。這都是一些填充墻的破壞，這是填充墻引起的破壞。這是都江堰煙草公司的大樓，這個(gè)實(shí)際上設(shè)計(jì)的時(shí)候是考慮比較周到的，因?yàn)檫@里開間大一點(diǎn)，他設(shè)置了一個(gè)構(gòu)造柱，試圖把這個(gè)墻分的小一點(diǎn)，但是這個(gè)地震太大，所以這個(gè)也倒掉了，這是華峰大廈，也有局部倒塌的情況，這是都江堰的公安局大樓，這也是按照新規(guī)范設(shè)計(jì)的，主體建筑基本完好，但是剪力墻有開裂，我覺得這個(gè)開裂是正常的，這是什邡市人民醫(yī)院，主體結(jié)構(gòu)基本沒有破壞，主要是填充墻嚴(yán)重開裂，框架基本完好。這樣的破壞盡管對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響不是很大，但是影響還是發(fā)生的，把病人放在這里心理上是不安全的。第八個(gè)體會(huì)是地震中再現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁，裂而不倒的設(shè)計(jì)理念，也發(fā)現(xiàn)了很多強(qiáng)梁弱柱的破壞，大家可以看到，這個(gè)說明如果設(shè)計(jì)的話，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的情況的。這是一個(gè)臨街的建筑，第九個(gè)體會(huì)是樓梯間的破壞很嚴(yán)重，也很特殊，一個(gè)特殊是他出現(xiàn)這樣水平的斷裂，還有一個(gè)是像刀子切的一樣，混凝土這樣的裂縫是很特殊的，大家后來認(rèn)為可能是施工縫的影響，這些也是樓梯間的開裂情況。
    第三，對(duì)提高建筑物抗震防災(zāi)能力的建議，第一是應(yīng)合理確定結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，使每一個(gè)結(jié)構(gòu)都具有一定的抗震能力，第二，制訂好抗震防災(zāi)規(guī)劃，第三，對(duì)邊緣誠信的技術(shù)人員普及抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的基本原理和設(shè)計(jì)內(nèi)容。第四，加強(qiáng)對(duì)執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范、施工驗(yàn)收規(guī)范的監(jiān)督和管理，確保設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。第五，適當(dāng)提高大開間、大間房屋的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)體現(xiàn)在抗震措施上，對(duì)重要構(gòu)件要提高抗震安全等級(jí)，第六，抗震設(shè)防設(shè)計(jì)準(zhǔn)的部分內(nèi)容應(yīng)該進(jìn)行修改，這個(gè)不詳細(xì)說了。第七，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系不合理，抗震能力弱的學(xué)校建筑應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抗震鑒定和加固，這個(gè)是學(xué)校的欄桿都倒掉了，這個(gè)是五十年代的一個(gè)房子，多了一批柱子，主體結(jié)果基本沒有壞，只是屋面上的瓦掉了，第八，對(duì)現(xiàn)有舊建筑進(jìn)行抗震評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果分期分批進(jìn)行抗震加固，需要繼續(xù)排列的工作有加固新技術(shù)研究和應(yīng)約，新型加固材料和工藝技術(shù)研究，加固設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)研究，加固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂，重點(diǎn)是公共建筑的抗震評(píng)估和加固，但對(duì)大面廣的居民住宅抗震加固也應(yīng)引起高度重視，可能實(shí)施難度很大，可以結(jié)合舊區(qū)改造進(jìn)行。
    這是這次修改以后的地震動(dòng)態(tài)參數(shù)，這個(gè)我們從6月18號(hào)就公布了，大家可以下載看。
    第四個(gè)內(nèi)容，在防震工作當(dāng)成采用成熟的高新技術(shù)，我覺得在我們抗震減災(zāi)工程中目前可以用的技術(shù)有基礎(chǔ)隔震技術(shù)，這個(gè)技術(shù)比較成熟，可以適用于新建工程和既有工程的加固改造，第二個(gè)是效能減震技術(shù)，也是比較成熟的技術(shù)，第三是主動(dòng)或混合控制減震技術(shù)，這個(gè)在日本有比較多的工程實(shí)例，國內(nèi)只有一個(gè)，而且做的非常成功。
    下面把國內(nèi)各種效能減震技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例講一下，這個(gè)是北京火車站的抗震加固，這個(gè)是用的阻尼器，還有北京展覽館的抗震加固，這是中國建筑科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的，這個(gè)是用阻尼器支撐的，這個(gè)是一個(gè)詳細(xì)的圖，這也是一個(gè)阻尼器，另外駭異我們發(fā)展了一個(gè)新型組合式效能減震體系的工程應(yīng)用，這個(gè)有一個(gè)好處是橡膠支座起到一定的效能減震作用，這是上海化工研究院的十層鋼筋混凝土辦公大樓的抗震加固，是我們同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)的。這個(gè)也是一個(gè)比較重大的工程，是上海港匯廣場的商辦樓抗震加固，他本來是十層的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在加到了18層，是全國面積最大的加固改建工程，用了88個(gè)阻尼器，兩個(gè)橡膠支座雙排的支撐，局部進(jìn)行的加固，這個(gè)工程05年就完成了。還有一個(gè)新建工程中可以月的，比如我們土木大樓七層鋼框架結(jié)構(gòu)采用了這個(gè)效能減震體系，是國內(nèi)首次在全鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)約的，這個(gè)工程也已經(jīng)投入使用四年時(shí)間了，還有一個(gè)是上海國際賽車場的新聞中心和空中餐廳。還有一個(gè)工程是上海世茂國際廣場，是60層高的超高層建筑，主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碰到的問題是裙房偏心特別嚴(yán)重，扭轉(zhuǎn)的層間位移很談滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，初步設(shè)計(jì)的時(shí)候擬用鋼拉桿連接裙房和主樓，后來我們做振動(dòng)前實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，小震可以，但是大震不行，不能滿足大震的設(shè)計(jì)要求，這是拍的一些照片，后來我們采用了阻尼器，采用了四十個(gè)阻尼器，如果用拉桿的話需要七十個(gè)拉桿，用阻尼器以后可以解決大震的問題，這也是04年結(jié)構(gòu)完成，05年投入使用，這是國際上的使用阻尼器的規(guī)模最大的。還有一個(gè)位移型阻尼器的應(yīng)用，這是一個(gè)加固的工程。這個(gè)是位移型阻尼支撐布置的示意圖，這是現(xiàn)場安裝的圖，這是阻尼器，這是06年12月份時(shí)候拍的照片，這個(gè)工程06年一個(gè)月就完成了，對(duì)工期沒有影響。還有一個(gè)新建工程是同濟(jì)大學(xué)百年校慶綜合樓，采用了油阻尼器支撐，這個(gè)用了56個(gè)阻尼器。
    最后做一個(gè)結(jié)語，首先我強(qiáng)調(diào)，宏觀上看地地震作用極大是這次地震中城市建筑破壞的主要原因，但每個(gè)建筑破壞的原因詳細(xì)分析還需要圖紙資料和地震動(dòng)記錄，第二，為提高結(jié)構(gòu)的抗震防災(zāi)能力，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行行政法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并體現(xiàn)在選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理和使用等全過程，第三，采用成熟的高新技術(shù)可以顯著提高結(jié)構(gòu)的防震減災(zāi)能力，例如將效能減震技術(shù)應(yīng)用于新建工程和加固改造工程，可以取得降低工程造價(jià)和提高結(jié)構(gòu)放在能力的效果。
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