汉旺镇建筑结构震害特征及机理分析_secret

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1、汉旺镇建筑结构震害特征及机理分析[摘要]通过对汶川里氏8.0级大地震重灾区汉旺镇上不同建筑结构的考察，分析了砌体结构、底框砌体结构和框架结构的震害特征及机理，引起广大读者的关注。[关键词]汉旺镇重灾区砌体结构底框砌体结构框架结构震害1前言距离汶川地震震中直线距离约30公里的四川绵竹市汉旺镇，位于四川盆地西北部，地处沱江绵远河上游，龙门山脚下冲积扇上，距成都105公里，幅员面积79.55平方公里，辖区内总人口56151人，常住人口6万多人，是一个农、工、商、贸、旅游业全面发展的新兴工贸重镇。工业是汉旺镇经济发展的支柱，辖区内有国有大中型企业和驻镇单位40余家，

2、全国三大汽轮机生产企业之一的东方汽轮机厂和全国四大磷矿基地之一的清平磷矿都在汉旺。图1时间定格在14时28分的汉旺镇钟楼2008年5月12日，汶川县里氏8.0级大地震发生，与震中仅一山之隔的汉旺镇受到波及，损失惨重，成为重灾区之一。据统计：受灾人口达6.2万多人，遇难人数达4595人，失踪267人，受伤人数6789人，其中2465人受重伤；全镇范围内倒塌房屋22700户，损坏93980间，受损面积327.89万平方米，全镇约有60余座高层建筑，强震后几乎没有一座建筑完好；经济损失巨大，仅东方汽轮机厂一家经济损失估计在50多个亿，如果单从经济损失计算，一个汉旺

3、镇比北川、汶川整个县的经济损失还要大。图2汉旺中心幼儿园遗址图3东方汽轮机厂受损厂房汉旺镇建筑结构类型主要有砖木结构、砌体结构、底框砌体结构、框架结构，多层建筑为1~6层，高层建筑为11层。本文结合在汉旺镇遗址实地考察的情况，介绍在此次大震中11汉旺镇建筑的震害特点，特别是比较普遍的砌体结构、底框砌体结构和框架结构，总结成文如下。2地震对建筑物破坏机理当地震发生后，震源断裂产生的能量以波的形式以地壳为传播介质向四周传播，包括纵波、横波和面波。纵波的波动方向与传播方向一致，是压缩波，速度最快，它使地面发生上下振动，破坏性较弱；横波的波动方向与传播方向垂直，是剪

4、切波，速度次之，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强；而面波则是沿着地表呈翻滚状传播的，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，虽然跟在最后，但振幅强，对建筑物的破坏却最大。建筑物根据其建筑材料的不同和形状的不同，其质量和刚度大小也不同。因此，不同的建筑物具有不同的自震周期。譬如跨度较小的农村单层砖房，其自振周期一般在0.1秒左右，大跨度桥梁、摩天大厦的自振周期能达到3秒以上，建筑物越高，自振周期越长。相同的地震对不同频率的建筑的作用力是不同的。在地震中，如果建筑的自振频率恰好十分接近地震波的卓越频率（能量较大的频率成分），相对其他建筑结构将其遭受更大

5、的地震作用力（共振效应）。如1985年9月19日墨西哥大地震中，在墨西哥城中心大部分场地的卓越周期为1.5~2秒，这与10~20层建筑的自振周期吻合，引发类共振，地震反应强烈，造成这个层数范围的建筑破坏严重；而更高的30~40层高层建筑则基本无破坏。3主要建筑结构震害特征3.1砌体结构以砌体为主制作的结构称之为砌体结构。它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构，分为无筋砌体结构和配筋砌体结构，绵竹汉旺镇的砌体结构主要是砖砌无筋结构。此种结构一般为刚性结构，自震周期短，延性差，较柔性框架结构的抗震性能差。主要地震破坏主要表现在以下几个方面：3.1.1纵横墙墙体

6、是砌体结构中承受地震水平力的主要结构，由砖块、砂浆组砌而成。砖块为脆性材料，其极限应变很小，抗拉强度也只有混凝土的1/10，同时墙体在竖向的粘结力很弱，在地震力反复作用下，出现斜拉裂缝和水平剪切裂缝，继而导致墙体破坏倒塌。（1）斜拉破坏：由两个方向的斜裂缝组成交叉X形裂缝，如图3所示。（2）水平剪切裂缝：沿墙体的水平灰缝发展，可能出现在楼盖或屋盖的梁板与墙体之间，也可能发生在砌体中间，如图4所示。图3某五层住宅楼墙体交叉X形裂缝11图4汉旺客运站内墙体的水平剪切裂缝3.1.2房屋墙角房屋墙角处于建筑的端部，刚度较大，且受房屋整体约束的作用相对较弱，使该处的抗

7、震能力降低。在地震面波的作用下，产生极大的扭转作用力，墙角的地震反应明显增大，出现裂缝破坏，甚至局部倒塌。如图5所示。图5某六层住宅地震扭转作用造成墙角及墙体水平裂缝3.1.3凸出墙面部位体形规则、均匀、对称的建筑抗震能力强，而不规则的建筑抗震能力较差。在地震扭转作用下，由于凸出的转角部位截面尺寸突变，刚度变化，地震时容易产生扭转剪切，地震反应增强，形成应力集中，容易出现裂缝，如图6所示。11图6汉旺镇中国人民保险集团公司办公楼凸出墙面的位出现的剪切裂缝3.1.4门、窗洞口对于墙体而言，门、窗洞口是墙体受力的薄弱部位，荷载竖向在此处传递不均，在水平以及竖向地

8、震作用下，洞口部位应力集中明显，容易使墙压坏或剪坏，