汶川地震對(duì)遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑造成的震害特點(diǎn)及分析2

1、汶川地震對(duì)遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑造成的震害及設(shè)計(jì)建議門進(jìn)杰1,史慶軒1,陳曦虎2（1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西西安710055;2.西安市房屋安全鑒定中心，陜西西安710002）摘要：“5.12”汶川大地震的震級(jí)達(dá)到了里氏8.0級(jí)，該次地震對(duì)遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑造成了不同程度的 震害。通過(guò)對(duì)西安市區(qū)高層建筑的震害進(jìn)行介紹和總結(jié)，分析了遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑的震害特點(diǎn)和原因， 并分別從地震作用水平和抗震設(shè)防水準(zhǔn)、防震縫的設(shè)置、填充墻的設(shè)置等方面，對(duì)高層建筑的抗震 設(shè)計(jì)和抗震措施提出了建議。關(guān)鍵詞：汶川地震；高層建筑；防震縫；填充墻中圖分類號(hào)：TU375.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A“5.12 ”汶川大地震使震中區(qū)和近

2、震區(qū)的房屋建筑大量倒塌或破壞嚴(yán)重，也對(duì)遠(yuǎn)震區(qū)的建筑結(jié) 構(gòu)產(chǎn)生不同程度的破壞。例如，離汶川750公里的西安地區(qū)在這次地震中震感強(qiáng)烈，部分高層建筑 遭到損壞。筆者結(jié)合這次地震后參加的西安、漢中兩市區(qū)的抗震救災(zāi)過(guò)程中搜集的資料，主要對(duì)遠(yuǎn) 震區(qū)高層建筑的震害進(jìn)行分析和探討，并對(duì)高層建筑的抗震設(shè)計(jì)和抗震措施提出建議。1遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑的震害及特點(diǎn)1.1填充墻損壞嚴(yán)重在“ 5.12 ”地震發(fā)生時(shí)，西安市震感強(qiáng)烈，各種建筑物水平振動(dòng)位移較大，特別是高層建筑水 平晃動(dòng)的厲害，在高層建筑內(nèi)的人員均站立不穩(wěn)，行走困難。過(guò)大的水平位移造成高層建筑的填充 墻損壞嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在窗間墻出現(xiàn)斜裂縫、（連）梁與梁下填充墻出現(xiàn)

3、水平裂縫等。例如，圖1所 示為陜西移動(dòng)通信有限責(zé)任公司未央綜合樓的震害情況，該樓三至十七層的震害較嚴(yán)重，窗間墻、 梁下墻體、洞口旁的墻體、橫向填充墻等均開(kāi)裂嚴(yán)重，如圖1 （a）（d）。該樓建于2002年，為 29層框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，局部?jī)蓪樱叵乱粚?，總高度?3.87m，采用樁基礎(chǔ)，設(shè)防烈度為8度。離汶川500公里的漢中市區(qū)的高層建筑也受損嚴(yán)重。例如，位于南鄭的信合大廈為框架剪力墻 結(jié)構(gòu)，16層，在“5.12”地震中，絕大部分填充墻遭受較嚴(yán)重的損壞，如圖2 （a）、（b）所示，分 別為該建筑的梁下墻體以及橫向填充墻的破壞情況。（a）窗間墻開(kāi)裂Cracks of wall between wi

4、ndows(b)梁下填充墻開(kāi)裂Cracks of wall under beams收稿日期：基金項(xiàng)目：陜西省抗震救災(zāi)專項(xiàng)作者簡(jiǎn)介：門進(jìn)杰（1979-），男，山東蓬萊人，博士，講師，主要從事混凝土結(jié)構(gòu)及其抗震研究。（c）洞口旁墻體開(kāi)裂（d）橫向填充墻開(kāi)裂Cracks of wall in the side of holeCracks of horizontal filled wall圖1未央綜合樓的震害情況Fig.1 Seismic damage of WeiYang building(b)橫向填充墻開(kāi)裂(b) Cracks of horizontal filled wall（a）梁下墻體開(kāi)裂（

5、a） Cracks of wall under beams s圖2信合大廈震害情況Fig.2 Seismic damage of XinHe building1.2防震縫兩側(cè)的墻體損壞嚴(yán)重高層建筑防震縫兩側(cè)的墻體產(chǎn)生碰撞，并損壞嚴(yán)重，是“ 5.12”地震對(duì)遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑物造成 震害的又一特點(diǎn)。在實(shí)際工程中，按照抗震規(guī)范1和高層規(guī)范2 的要求，沉降縫、防震縫、伸縮縫的 設(shè)置應(yīng)做到三縫合一，而對(duì)于防震縫的最小寬度是這樣規(guī)定的：“框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當(dāng)高 度不超過(guò)15m時(shí)可采用70mm；超過(guò)15m時(shí)，8度相應(yīng)每增加高度3m，宜加寬20mm?？蚣?抗震 墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用上述規(guī)定數(shù)值的

6、70%，且不宜小于70mm?！币虼?，對(duì)于高層建筑特 別是高度較大的高層建筑來(lái)說(shuō)，往往是防震縫的寬度起控制作用。然而，在實(shí)際施工時(shí)，為了立面 上的美觀等原因，往往設(shè)置的防震縫寬度不夠或者在防震縫兩側(cè)采用剛性材料來(lái)填充防震縫，這樣 就使在地震時(shí)防震縫兩側(cè)塔樓的水平位移位移受到很大限制，塔樓碰撞嚴(yán)重，并引起兩側(cè)墻體的嚴(yán) 重?fù)p壞。例如，位于西安市區(qū)的賽高大廈在此次地震中防震縫兩側(cè)的墻體損壞嚴(yán)重，如圖3 （a）（d） 所示，其中圖（a）為A、B塔樓間兩側(cè)墻體的破壞情況；圖（b）為C、D塔樓間兩側(cè)墻體的破壞 情況。該建筑物地下2層，地上28層，地下室部分為統(tǒng)一整體，地上部分分為5個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元： 四棟塔

7、樓和一棟裙房，A、C塔樓為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度為90.05米，B、D塔樓為鋼筋 混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，總高度為94.85米，該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為8度。按照抗震規(guī)范的要求， 該結(jié)構(gòu)A、B和C、D塔樓間防震縫的寬度從下到上分別為70mm570mm和70mm602mm。然 而，從該結(jié)構(gòu)的震害情況來(lái)看，其震害主要集中于防震縫處，且隨結(jié)構(gòu)高度的增加逐漸加重。分析 原因，是由于防震縫間做了一鋼筋混凝土短墻，該連接短墻的存在限制了兩個(gè)塔樓（A、B或C、D）在地震作用下的側(cè)向變形，防震縫處連接短墻與其相鄰的塔樓出現(xiàn)碰撞，致使防震縫處連接短墻及周邊墻體出現(xiàn)不同程度的破壞，如圖3（c）、（d），并引起

8、其它位置結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。(a)A、B塔樓間(a) Seismic damage between tower A and BC、D塔樓間(b) Seismic damage between tower C and D(d)防震縫間墻體破壞情況(上部)(d) Damage of wall between quakeproof slot (top section)(c)防震縫間墻體破壞情況(中部)Damage of wall between quakeproof slot (central section)圖3賽高大廈的震害情況Fig.3 Seismic damage of SaiGao

9、 building2提高抗震性能的幾點(diǎn)建議結(jié)合這次汶川地震對(duì)遠(yuǎn)震區(qū)高層建筑造成的震害，對(duì)高層建筑的抗震設(shè)計(jì)方法和抗震措施提出 幾點(diǎn)建議。2.1提高地震作用水平，提高抗震設(shè)防水準(zhǔn)，按“中小震”設(shè)計(jì)鑒于這次地震中高層建筑水平位移過(guò)大的特點(diǎn)，建議提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防水準(zhǔn)。與目 前發(fā)達(dá)國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相比，我國(guó)抗震規(guī)范對(duì)于小震的地震作用水平取值偏低，這就會(huì)導(dǎo)致在 第一階段抗震設(shè)計(jì)時(shí)，安全儲(chǔ)備偏低。另外，我國(guó)抗震規(guī)范中，從小震到大震，50年的超越概率相 差較大，僅僅用一個(gè)中震來(lái)劃分遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建設(shè)者對(duì)地震作用下結(jié)構(gòu)抗震性能水平的要求。因此， 筆者建議在小震和中震之間增加一個(gè)地震作用水平一中小震，

10、取其50年內(nèi)超越概率為40%，則其重 現(xiàn)期RP可由下列公式計(jì)算3：除此之外，裝修時(shí)應(yīng)盡量采用與主體結(jié)構(gòu)連結(jié)性能好的材料，避免采用笨重的裝飾材料，例如， 大理石等。在此次地震中還發(fā)現(xiàn)，施工質(zhì)量的好壞在一定程度上決定著結(jié)構(gòu)的損壞程度，例如，圖 4所示的商住樓墻體開(kāi)裂較嚴(yán)重，而與此樓僅一個(gè)馬路之隔的另一商住樓，是同一開(kāi)發(fā)商、同一設(shè) 計(jì)單位設(shè)計(jì)的，平面布置和結(jié)構(gòu)形式均相同，卻沒(méi)有任何損壞。分析原因，最大的可能就是施工質(zhì) 量的差異造成的。參考文獻(xiàn)GB50011-2001,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.GB50011-2001. Code for seismic design o

11、f buildings S. Beijing: China Architectural and Building Press, 2001.JGJ3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程S.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.JGJ3-2002. Technical specification for concrete structures of tall buildingsS. Beijing: China Architectural and Building Press, 2002.龔思禮.建筑抗震設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.GONG Si-li. Building se

12、ismic design handbookM. Beijing: China Architectural and Building Press, 2002.門進(jìn)杰.不規(guī)則鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法D.西安：西安建筑科技大學(xué)，2007MEN Jin-jie. Theory and methods of performance based seismic design for irregular reinforced concrete frame structures D. Xian: Xian University of Architecture and Technology

13、, 2007.門進(jìn)杰，史慶軒，周琦.框架結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)防目標(biāo)和性能指標(biāo)的量化J. 土木工程學(xué)報(bào)，2008, 41(9): 76-82.MEN Jin-jie, Shi Qing-xuan, Zhou Qi. Performance-based seismic fortification criterion and quantified performance index of reinforced concrete frame structure J. China Civil Engineering Journal, 2008, 41(9): 76-82Seismic design su

14、ggestion and seismic damage of high buildingscaused by WenChuan earthquake in far apart epicenter zoneMEN Jin-jie, SHI Qing-xuan，CHEN Xi-hu(1.School of Civil Eng., Xian Univ. of Arch. & Tech., Xian 710055， China;2. Xian Building Safety Identification Center, Xian 710002, China)Abstract: The magnitud

15、e of 5.12 WenChuan earthquake is 8.0. And the WenChuan earthquake resulted in different degree seismic damage of high buildings in far apart epicenter zone. Based on the introduction and sum-up of the seismic damage of high buildings in Xi an city, the seismic damage characteristic and reason of high buildings in far apart epicenter zone are analyzed. Then several suggestions about seismic design and seismic measure are given, including the earthquake hazard level and seismic f