汶川地震灾区学校建筑的震害分析
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汶川地震建筑震害分析及设计改进建议[引言]汶川大地震后,福建省设协结构与抗震专业委员会组织结构专家到成都、彭州(彭州市区、通济镇、白麓镇、小鱼洞)、都江堰、绵竹市、汉旺镇等地进行震害调查,涉及的结构型式有钢筋混凝土框架、框架-剪力墙、砌体、排架、钢结构等,为了认真总结震害经验教训,分析结构的破坏机理,提出设计的改进建议,对新建筑的设计有重要的指导意义。
一、汶川地震基本参数:根据地震部门提供的数据,这次地震的基本参数如下:震级M8.0,断层为龙门山断裂,震源深度14KM,断裂长度185KM(主震),烈度分布6~11度。
这次地震震害给人的总体感觉,随地形分布,西北高震害严重,东南底震害较轻。
二、典型震害及实景照片:图1都江堰都江之春楼盘有一幢纯框架结构的七层建筑,底层空旷,上部有隔墙,图2楼梯梯板拉裂的震害图3 水泥厂结构的震害图4 白鹿镇中学在地震断裂带两侧教学楼的震害图5 都江堰都江之春楼盘底层柱破坏图6 汉旺镇东方汽轮机厂,框架结构的办公楼隔墙震害图7 汉旺镇东方汽轮机厂单层厂房震害图7 小鱼洞大桥的震害三、结构概念设计问题:1、多道抗震防线:结构必须有多道抗震防线,这是抗震设计中非常重要的一个基本概念。
在这次汶川地震中也充分表现出来,有些建筑倒塌,而有些建筑不倒,下面从空旷建筑倒塌来看结构有多道抗震防线的必要性:这次震害学校教学楼较为严重,一般说来,钢筋混凝土框架结构的抗震性能要优于砌体结构,但这次震害表明空旷的学校(框架结构)教学楼倒塌(如映秀镇漩口中学教学楼,建于2007年3月),而附近的4层砌体结构办公楼,尽管破坏非常严重,但并没倒塌。
为什么在强震作用下,性能比较好的钢筋混凝土框架结构反而不如抗震性能相对较差的砖混结构?其主要原因就是纯框架结构只有一道防线,在大震时,一旦这道防线突破,结构就丧失了全部的承载力而倒塌;而砌体结构住宅和办公楼,由于小开间布置,纵、横墙体较多,按照规范设置构造柱和圈梁,其整体性和延性较好。
汶川地震后建筑物震害分析及加固技术综述汶川地震是中国历史上一次极其严重的自然灾害,震中地带的大量人员和财产都遭受到了巨大的损失。
其中,由于地震造成的建筑物震害和倒塌,给灾区的重建工作带来了很大的挑战。
本文将就汶川地震后建筑物震害分析及加固技术作一个综述。
一、地震造成的建筑物震害地震的力量是非常强大的,往往可以对各类建筑物造成不同程度的震害。
在汶川地震中,很多建筑物都遭遇了不同程度的震害,比如一些小公寓楼可能会出现外墙裂痕,楼板变形和屋顶掀起等现象;而一些高层建筑,则可能会因为地震而倾斜甚至是部分倒塌,给建筑物及周边环境造成很大风险。
二、建筑物加固技术为了避免在地震或其它灾害下建筑物的倒塌,许多工程师们都会采用不同的方法来加固建筑物。
一种常见的方法是墙体加固,就是在经过地震波测试后,经过色差分析后来选择贵重的岩石或水泥加固墙体,用尽最大努力使建筑物的承受力更强。
另外一种方法是带钢加固,这种方式主要是通过钢板,带或筋来将建筑物的房间或墙壁牢固结合起来,以更有效地分散地震作用力,通过带钢的力量来保证建筑物在地震期间不会倒下来。
最后,混凝土加固技术也是比较常见的一种加固方法。
方法主要包括混凝土压砂和钢筋混凝土加固天花板等。
这种方法用于创造比普通墙体重10倍的混凝土保护建筑物,将建筑物上方的重量向下分散。
因此,即使在地震或其它灾害情况下,建筑物也可以坚挺不倒。
三、安全评估在灾后建筑物修缮过程中,受损建筑物应经过专业的安全评估,以便判断应采取何种修理或改造方式。
建筑物评估从三个层次来进行: 房屋、单元和建筑。
评估主要是确定建筑物处于何种状态以及未来可能出现什么问题,从而更好地确定装修重建的方案。
四、结语汶川地震时,建筑物的震害和倒塌是造成极大财产和人员损失的主要原因之一。
因此,在日常建设中,建筑师和工程师需要注重建筑物的抗震设计,以保障人民的和财产的安全。
同时,在灾后重建中,有效地利用各种加固技术,对于增强建筑物的可靠性、增强其对自然灾害的安全性也是必不可少的。
汶川地震建筑震害启示抗震概念设计一、本文概述本文旨在深入探讨2008年汶川地震中建筑震害的教训,并从抗震概念设计的角度提出改进措施。
汶川地震是中国历史上一次极为严重的自然灾害,其破坏力之大、影响范围之广,使得大量建筑物遭受了不同程度的损坏。
这一事件不仅带来了巨大的经济损失,更对人们的生命安全造成了严重威胁。
因此,从汶川地震的建筑震害中汲取教训,对抗震概念设计进行深入研究,对于提高我国建筑结构的抗震性能、保障人民生命财产安全具有重要意义。
本文首先回顾了汶川地震的基本情况,包括地震的震级、烈度以及受灾地区的情况。
接着,分析了地震中建筑物破坏的主要原因,包括建筑结构设计的不足、材料性能的不稳定、施工质量的问题等。
在此基础上,文章重点探讨了抗震概念设计在减少建筑震害中的作用,包括合理的结构选型、优化的材料选择、科学的施工方法等。
文章提出了改进抗震概念设计的建议,以期为我国未来的建筑抗震设计提供参考。
通过本文的研究,我们期望能够更深入地理解抗震概念设计在减少建筑震害中的重要性,为我国的建筑抗震设计提供有益的启示和建议。
我们也期望通过不断的实践和研究,不断提高我国建筑结构的抗震性能,为人民的生命财产安全提供更加坚实的保障。
二、汶川地震建筑震害回顾2008年5月12日,四川省汶川县发生的0级大地震,给中国人民带来了巨大的灾难和损失。
在地震中,大量建筑物遭受了不同程度的震害,其中不乏一些按照现行抗震规范设计的建筑物。
这一事实使得我们必须深入反思和重新审视我们的抗震设计理念和方法。
汶川地震震中所在的映秀镇,大量建筑物遭受了毁灭性的破坏,其中包括一些被认为是按照抗震规范进行设计的建筑。
许多建筑物在地震中出现了严重的倒塌、开裂和变形等现象,给人们的生命和财产安全带来了严重威胁。
震害调查表明,汶川地震中的建筑震害主要表现为以下几个方面:一是建筑物的整体倒塌,这主要是由于结构体系不合理、构件连接不牢固等原因造成的;二是建筑物的局部破坏,如墙体开裂、楼板垮塌等,这主要是由于材料性能不足、构造措施不当等因素引起的;三是建筑物的震后功能失效,如水电设施损坏、电梯停运等,这主要是由于设备设施抗震能力不足导致的。
汶川地震建筑震害调查分析发言者:叶列平前面听了那么多精采的报告,下面我就这次汶川地震中的框架结构中的很多问题做一些探讨。
这个图片是一个小学,这个是有外廊的,有构造柱的,这种新的抗震规范设计的楼多了一个抗震的层次,性能就比较好。
所以对于未考虑设防的砌体结构,基本都是唐山地震的重复,按照89规范以后设计的,采取圈梁和构造柱措施的砌体结构,大多震害比较轻,很少发生脆性破坏而倒塌,因此砌体结构主要是如何落实抗震规范执行的问题,特别是落实圈梁和构造柱抗震措施,需要进一步研究的工作可能并不多。
主要是落实的问题,设计、施工、执行规范的力度问题。
框架结构的震害问题很多,前面有很多的介绍,最主要的问题是填充墙破坏严重,未实现强柱弱梁。
框架结构的震害大概有这么几个问题,一个是维护墙和填充墙的严重开裂和破坏,填充墙造成短柱剪切破坏,柱剪切破坏,梁柱节点破坏等等。
这是填充墙破坏的照片,不多说了,会造成一定的人员伤亡,造成恐惧的心理,修复工作量很大,费用很高,规范对可修没有明确定义,这是错层造成短柱剪切破坏的照片,其实只要预留缝就可以解决这样的问题,对于这样没有办法避免的短柱,可以采用连续箍筋约束混凝土的办法增强,这个是连续箍筋约束混凝土的柱子,这个是一根钢筋,施工其实也很方便,这是非常好的一个已经成熟的技术,但是在我们国家一直推广不开,不知道什么原因,钢的外套管的柱子的问题,概念很简单,这是箍筋约束混凝土,可以防止外面的保护层脱落,可以很容易的提供有效的约束,并且还可以作为模板用,这个钢的外套和钢板混凝土概念不一样,只是在柱身这一段里面有一个钢的外套管,这个延性很好,可以防止短柱的剪切破坏。
相关的研究还不是很多。
这是柱的各种各样的剪切破坏的情况,这个照片也是一个有代表性的,箍筋不少,但是都放在了底下,这个是偷工不减料,这是施工管理的问题。
强剪弱弯的问题,即使柱端先发生弯曲破坏形成塑性铰,巨大的轴压易使混凝土压溃,严重削弱柱端抗剪能力。
汶川地震中学校建筑抗震能力分析【摘要】介绍汶川地震中学校建筑倒塌的原因分析,以后抗震发展的方向等供同行参考。
【关键词】地震;汶川;学校建筑;砌体结构;预制板;倒塌;抗震概念设计Anti-shake ability analysis for school building in e Wenchuan earthquakeLin Hui-ting(Zhuhai city West area programming and building design officeZhuhaiGuangdong519100)【Abstract】The article introduced school building tumble down of reason analysis in Wenchuan earthquake, hereafter the anti- shake development of direction etc. is provided fo reference.【Key words】Earthquake; Wenchuan; School construction; Carve structure; Precast slab; Tumble down; Anti- earthquake concept designs1. 工程概况5月12日四川汶川发生里氏8级地震,地震发生后,地震灾区中学校建筑大部分倒塌,根据四川省教育厅的数据显示,重灾区学校倒塌面积为199.7228万平米,学生死亡4737人。
在15所垮塌最为严重的学校中,以聚源中学、北川中学倒塌房屋较多,造成老师、学生伤亡惨重,如北川中学震前在校的学生有2800多人,现在只有2000多人生还。
两幢教学楼,其中1#教学楼1998年建成并评为优质工程,移为平地,2#教学楼是2003年建成的,12层倒塌。
聚源镇上建筑倒塌并不严重,但是聚源中学倒塌非常严重。
浙江建筑,第29卷,第3期,2012年3月Zhejiang Construction ,Vol.29,No.3,Mar.2012收稿日期:2011-12-23作者简介:刘颖(1982—),女,辽宁大连人,讲师,从事建筑工程技术研究与教学。
汶川地震建筑震害的分析与思考Analysis and Thinking of Building Damage in Wenchuan Earthquake刘颖,李殿平LIU Ying ,LI Dian-ping(大连海洋大学土木工程系,辽宁大连116300)摘要:通过对汶川地震建筑震害分析,针对地震区划、强柱弱梁、填充墙、楼梯间、多道抗震防线等抗震设计问题,对照《建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)》(2008版)所规定的抗震概念设计原则进行讨论,总结经验教训,提出设计中应着重注意的问题和概念设计的重要性。
关键词:建筑震害;抗震概念设计;地震区划;强柱弱梁;多道抗震防线中图分类号:TU312+.3文献标志码:B文章编号:1008-3707(2012)03-0017-042008年5·12汶川大地震给地震区各类不同时期建造的建筑和工程设施造成重大破坏,给人民群众带来了惨重的损失,震后汶川总体俯视图见图1。
震害调查表明,经过抗震设防,特别是在1990年后设计建造的建筑表现出良好的抗震性能,即使在地震区实际烈度高出抗震设防烈度3 4度(地震动强度超出预计的10倍)的情况下,除了极个别建筑物外,绝大多数建筑受到中等至严重破坏,但却没有倒塌,真正意义上达到了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准抗震设防目标[1];而按之前设计建造的建筑物多数遭受严重破坏。
因此,认真研究震害特征,总结经验,对于建造更为耐震的建筑结构具有重要意义。
本文通过汶川地震建筑震害分析,对照抗震概念设计的“地震区划”、“强柱弱梁”、“填充墙”、“楼梯间”、“多道防线”等要求得到一些启示和思考。
汶川地震震害调查及对建筑结构安全的反思汶川地震是2008年中国四川省汶川县发生的一次毁灭性地震,给该地区造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
这次地震对于建筑结构安全提出了重要的反思和教训。
1.结构抗震能力不足:汶川地震暴露了许多建筑结构抗震能力的不足。
许多房屋和公共建筑没有设计和建造符合地震安全标准的结构,无法承受地震引发的巨大震力。
2.建筑质量问题:地震发生后,一些建筑物出现严重破坏并坍塌,暴露出建筑质量问题。
其中包括建筑材料的使用、施工工艺的控制以及质量监督的不健全等。
3.地理环境和规划问题:地震震害的调查也揭示了地理环境和城市规划等因素对建筑结构安全的影响。
一些地理条件,如地震活动带、土壤类型等,应纳入设计和规划的考虑,以提高建筑物的抗震能力。
4.建筑文化和技术水平:一些地方的建筑文化和技术水平对地震的准备和应对能力不足。
在地震前,很多人对地震的认识和准备不够充分,缺乏应急预案和逃生意识。
汶川地震震害调查的结果引起了重大反思和改进措施,对提高建筑结构安全产生了积极影响:1.加强抗震设计和规范:根据地震调查结果,加强建筑结构抗震设计和建设规范的制定,确保建筑物能够在地震中保持稳定,确保人员的生命安全。
2.建设抗震设施:加强对公共建筑、重点基础设施等的抗震设施建设,提高它们的抗震能力和灾害应对能力。
3.加强质量监督和施工管理:加强对建筑材料和施工工艺的质量监督,提高建筑质量水平。
加强施工管理,确保施工符合相关规定和标准。
4.提高地震科普和教育:加强地震科普和教育,提高公众对地震的认知和应对能力,培养逃生和自救的意识。
汶川地震震害调查为中国的建筑结构安全提供了重要经验教训,促使政府、建筑行业以及公众更加重视地震安全,加强建筑抗震能力的提升和灾害应对能力的加强。
对汶川地震灾区学校建筑抗震的分析和反思摘要:“5.12”汶川里氏8.0级地震造成了大量建筑物倒塌和不同程度的破坏,其中损坏最严重、人员伤亡最大的部门是中小学学校建筑。
文章结合大家搜集的抗震救灾的相关资料,对汶川地震中重灾区学校建筑进行相应分析和反思,最后对学校建筑今后的防震减灾及学校建筑设计提出思考意见和合理建议。
关键词:汶川地震;学校建筑;震害分析我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带中间,是一个多地震国家,汶川8.0大地震再次证明了我国抗震任务的艰巨性,强烈的地震会导致基础设施及建筑物的破坏和倒塌,同时还会引起山崩、滑坡、地基液化、地裂缝、喷砂、冒水等现象,造成大量的人员伤亡和经济损失。
教学楼区一般人口密度高,流动量大而且频繁,由于各种复杂的因素,由地震灾害以及地震引起的次生灾害的可能性和危害性要比其他类型建筑大的多,此次5.12特大地震中,四川省近7000座学校建筑倒塌,大量校舍坍塌导致学生伤亡达数万人,地震引起的学校建筑倒塌和人员伤亡严重,引起社会各界的广泛关注,如何避免中小学建筑的倒塌及其将地震伤亡减至最低程度,成为土木工程界迫在眉睫的一项任务。
1中小学建筑现状及存在的问题1.1中小学建筑现状由于资金有限以及考虑到使用功能,大多数中小学教学楼都采用砌体结构,多道纵墙,然后外加一外挑走廊的典型教学楼模式。
这种形式教学楼的横墙间距约为7~10 m,纵墙间距为5~7 m,层数多为3~4层。
再加上很多教学楼的施工为了缩短工期,不规范的加大建设速度,更有一些不法分子经不住金钱的诱惑,在建造过程中偷工减料,致使教学楼成为了地震灾害中最严重的建筑群。
1.2中小学建筑存在的问题从结构体系来说,产生震撼的原因主要在于多道横墙和两道纵墙,外加一外挑走廊的教学楼模式以及砖砌体本身存在着不足:①此单边悬挑单跨体存在着缺点:竖向荷载作用下,由于严重不对称结构会出现水平侧移,使屋盖粱的弯矩和剪力向外挑廊侧柱头转移,挑廊侧柱轴力大。
震害调查组披露汶川地震校舍损毁严重原因《中国经济周刊》记者周海滨/北京、四川报道记者近日获得一份由清华大学、西南交通大学、北京交通大学震害调查组撰写的《汶川地震建筑震害分析》论文报告。
在调查组所调查的54处政府建筑中,有13%(7处)因被毁严重无法修复;在44处学校建筑中,这一比例为57%(25处),是政府建筑的4倍多。
数据显示学校震害最严重去年5·12地震发生后,清华大学组织了相关专业的专家赶赴四川,并会同西南交通大学和北京交通大学土木结构方面专家,先后分三批开展建筑震害调查。
调查组将震后建筑结构的破坏程度分为四个等级:可以使用、加固后使用、停止使用和立即拆除。
对于所查访的建筑,按使用功能分为学校、政府、商住、工厂、医院、其他公建7类。
根据论文所列出的建筑震害情况统计列表,《中国经济周刊》计算得出,在调查组查访的384处建筑中,有44处是学校建筑。
统计列表给出的数据显示,在44处学校建筑中,可以使用的占18%(8处),加固后使用的占25%(11处),停止使用的占23%(10处),立即拆除的占34%(15处)。
与此相对应,54处政府建筑的各项比例为:可以使用的占44%(24处),加固后使用的占43%(23处),停止使用的占9%(5处),立即拆除的占4%(2处)。
论文还指出,从建筑使用用途上来看,学校和工业建筑的震害最严重。
震区的学校建筑主要以砌体结构为主,加上建筑上的大开间、大门窗洞、外挑走廊,有时甚至无抗震构造措施,导致其抗震性能较差。
乡镇的工业厂房多为砌体结构,规模不大而且多为人员较少的车间,因此其抗震设计的要求也很低,导致震害较为严重。
政府机构多用框架结构,其震害最轻。
其他类型建筑的震害介于这两类建筑之间。
震后以来,国内外有舆论直指震区建筑质量问题。
对于被质疑的“豆腐渣工程”,四川省常务副省长魏宏在回答记者提问时说,大地震中校舍倒塌属于不可避免的天灾。
该论文执笔人、清华大学防灾减灾工程研究所陆新征副教授认为,地震校舍损毁严重不是我国地震设防目标和手段的问题,问题在于设防目标和手段在具体地区的应用。
从汶川地震砖混结构教学楼倒塌问题的浅析和对建筑安全的思考一、教学楼倒塌概况:地震是残酷无情的,当汶川大地震中学校教学楼多有倒塌造成在校师生伤亡惨重的悲剧,在媒体报道后曾一度震区教学楼倒塌便公众舆论的焦点。
地震发生时正是学校刚上课的时间,教室又是人员高度密集的场所,因此、造成相对不小伤亡是必然的。
1、早期建设的简易型教学建筑安全度严重的不足、在使用阶段又缺乏管理和维护。
2、建筑物的防震等级与地震有差异,在设计、施工、验收过程中存在缺陷;3、随着人口数量巨增原有教学面积满足不了要求,教室内学生数量严重超员。
4、不排除缺少足够的建设资金的投入,有偷工减料行为而成“豆腐渣工程”工程。
5、任意对教学楼加层就更是增加了在校师生伤亡惨重的的比例。
但在本世纪初新建设的大都在强震区“普九工程”教学楼,却在震后基本完好。
其成功的原因是严格按规范进行设计的,在施工过程中也进行着质量监督和验收的。
二、砖混教学楼结构存在的安全隐患:虽然多层砖混结构的抗震性能较差,其破坏率较高这在大地震中得到了验证,但由于建造砖混类结构房屋较经济:因此在若干年内它仍是民用房屋的一种主要结构形式。
1砖混结构教学楼在结构形式存在的安全隐患:(1)、我们知道任何整体的物体,构成它的各部分的材料都必需彼此匹配。
如果楼层全部采用现浇楼板结构,而没重视到墙体系统的整体刚(强)度,这就形成楼层与墙体系统刚度存在差异,地震发生时只要有一堵横墙倒塌,随之而来就出现连续性的倒塌。
(2)、现行规范中严格地要求在高危震区里:进行在人较集中建筑设计时无论是建筑平面还是结构形式,都应保证建筑的体形简单以免地震来临时,因复杂的建筑体形在造成结构局部应力集中、而导致结构的破坏或次生灾害的发生。
2、砖混结构教学楼因无圈梁和构造柱体系存在的安全隐患:(1)、78版的规范要求在地震区的砖混结构砌体中,必须有完整圈梁和可靠的构造柱体系。
但因缺乏应有的工程质量监督体系而规范要求的内容却没有得到落实。
汶川地震建筑物破坏原因分析以及加固技术综述汶川地震是中国历史上一次严重的地震灾害,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
地震引起了大量建筑物的破坏,这部分是因为地震引起的地面运动和连锁反应导致的。
然而,一些建筑物在地震中相对较好地承受了冲击,这得益于预防性的地震设计和加固技术的应用。
在地震中建筑物破坏的原因主要有以下几个方面:1.地震动力学因素:地震动力学是地震引起的地面运动对建筑物的影响。
地震的震级、震源位置和震中距离等因素都与地震动力学有关。
大地震所造成的地面加速度和速度变化会引起建筑物的摇晃和变形,从而导致破坏。
2.结构设计因素:建筑物的结构设计是决定其抗震性能的关键。
一些建筑物在设计中没有充分考虑地震力的作用,结构设计不合理、刚度不足、抗震能力不强,容易在地震中破坏。
此外,一些老旧的建筑物在建造时没有遵循抗震设计规范,也容易受到地震的损害。
3.施工质量因素:施工质量是影响建筑物抗震性能的另一个重要因素。
建筑物的施工质量直接关系到其结构的稳定性和抗震性能。
如果施工工艺不规范、材料选择不当、施工质量控制不到位等,都会导致建筑物在地震中容易破坏。
为了提高建筑物的抗震性能,人们开发了一系列的加固技术,以增加建筑物的稳定性和抗震能力。
常用的加固技术包括:1.钢筋混凝土加固:通过在现有建筑物的结构中添加钢筋和混凝土,增加其承载力和刚度,提高抗震性能。
2.钢结构加固:在现有建筑物结构中添加钢结构构件,使其承载力和抗震能力得到加强。
3.预应力加固:通过在现有建筑物的结构中施加预应力,提高抗震能力和结构的稳定性。
4.土木加固:通过改变土体的物理和力学特性,增强土体的抗震性能。
除了以上技术外,还有一些其他的加固技术,如隔震、减震等。
这些技术可以有效地提高建筑物的抗震能力,减少地震对建筑物的破坏。
总结起来,汶川地震引起的建筑物破坏主要是由于地震动力学、结构设计和施工质量等因素导致的。
为了提高建筑物的抗震性能,人们开发了一系列的加固技术,包括钢筋混凝土加固、钢结构加固、预应力加固、土木加固等。
《建筑防火与防灾》课程作业
报告题目:《汶川地震灾区学校建筑的震害分析》姓名:王波
班级:06050701
学号:2007301435
汶川地震灾区学校建筑的震害分析
摘要:本文在对学校建筑震害调查的基础上,从结构体系、抗震构造措施及施工质量入手,分析了学校建筑破坏的原因。
此外本文对学校建筑的设计提出了建议。
关键词:汶川地震学校建筑震害设计建议
The Damage Analysis for School Buildings in the Wenchuan Earthquake Abstract:In this paper,the behaviors of damaged school buildings in the Wenchuan Earthquake are analyzed.The reasons fordamaged buildings are classified according to the structure system,seismic measures,and construction quality.Some suggestions for the design of school building are also given in this paper. This research is beneficial to the retrofit of old school building and the design of new school buildings.
Keywords:Wenchuan Earthquake School building Damage of Buildings Suggestions 1 引言
5.12汶川特大地震,有不少学校建筑瞬间倒塌(图1,2)。
什邡山区有7所中小学校垮塌,都江堰聚源中学两幢教学楼垮塌,新建小学的部分教室垮塌,北川县_{LJlf中学两栋六层高的主教学楼塌陷,绵竹市遵道镇欢欢幼儿园发生整体垮塌,绵竹市汉旺镇东方汽轮机厂的一所中学和一所技校倒塌,绵竹市富新镇第二中心小学、九龙镇中心小学整体坍塌,等等。
学校建筑垮塌,大批学生被掩埋在废墟之中,伤亡惨重。
震害调查表明,9O年代后,有严格按抗震规范进行设计的,且施工质量好的学校建筑,基本可做到大震不倒。
特别是经过正规设计院专门进行抗震设计、并达到抗震要求的房屋,破坏较轻。
采用抗震性能较好的结构体系的房屋,破坏也较轻。
除个别位于断裂带上的建筑物外,绝大多数建筑受到中等至严重破坏,但不倒塌,达到了“小震不坏,中震可修,大震不倒”三个水准的抗震设防目标;而没有按照设防要求进行设计和施工的教学用房,多数遭到破坏,甚至倒塌。
图一垮塌教学用房实例一图二倒塌教学用房实例二
2 学校建筑震害的原因分析
2.1 双向刚度不均匀
中小学校建筑平面设计,为保证教室有良好自然采光和通风,在纵向需要布置设计大量的采光窗(大的窗口洞口),并为满足消防疏散安全的需要,考虑密集人员疏散的要求,纵
向布置疏散走廊。
若采用砖混,则纵墙偏少,纵向薄弱导致在地震破坏作用下纵向倒塌。
2.2 结构体系不佳
校舍采用横墙承重砖混结构,楼屋盖采用预制空心板,是刚度低于框架结构的一种半刚性结构体系,学校的空间跨度大,横波来的时候,跨度大的结构更容易垮塌。
横墙承重属单向承重,纵向没有足够的拉结承重,所以地震来的时候,来回一晃,容易瞬间垮塌。
外廊式单跨多层砖房和单跨框架震害较重(图3、4)。
该类砖房在绵阳灾区中小学教学用房中仍广泛采用,在这次5·l2汶川大地震中,普遍发生了不同程度的震害,少量工程相当严重,已接近倒塌。
图3 单跨外廊式建筑破坏严重图4 外廊悬挑对抗震不利
2.3 抗震措施达不到要求
唐山地震后,全国重新划分了抗震烈度区,颁布了新的设计与施工规范。
明确规定:1、高烈度抗震地区废除预制板,采用现浇楼板。
2、低烈度区可用预制空心板,但必须在预制板周围加现浇钢筋混凝土圈梁,预制板间缝隙必须用现拌混凝土灌实,并且在板面和板缝内加拉结筋;砖墙转角处要加钢筋混凝土构造柱。
并对圈梁和构造柱作了最小断面和最小配筋率的规定。
对施工质量,比如砖墙的砌砖砂浆饱满度等也做了规定。
砖混结构由砖或砌块砌筑而成,材料呈脆性,其抗剪、抗拉和抗弯强度较低,因此抗震性能较差,破坏呈脆性破坏,设有圈梁、构造柱等抗震措施,可以大大提高砖混结构的延性,在强烈地震作用下,虽然也会破坏,但有一定的延性,不至于倒塌。
但是在灾区,许多砖混结构教学用房并没有设置圈梁、构造柱(图5),或用砖垛代替构造柱(图6)。
这类房屋,当遭遇烈度较高的地震时,很容易发生瞬间倒塌。
图5 教室没有设构造柱图6 砖垛替代构造柱
2.4 施工质量问题
框架结构的整体性、抗震性要大于砖混结构,但几乎所有的乡村教学用房都是砖混结构加预制板模式。
某垮塌小学的断壁可以看出该小学没有设置圈梁、构造柱,且施工中还存在以下问题:1、废墟中有一根过梁,梁内可见巴掌大的鹅卵石。
2、预制板本身厚度在12厘米左右,而浇注在其上面的混凝土也有12厘米(图7)。
3、废墟中用于砌墙的红砖,表面大多完整、平滑(图8)。
说明三个问题:要么是当时砌砖的砂浆用的少,饱满度不够:要么是水泥标号有问题,粘连度不够;再有就是施工不符合要求。
砖混结构的楼板大多采用预制空心板,但预制空心板并没有严格进行进场检验,许多不合格的预制空心板进入施工工地。
施工时,预制空心板也没有按要求进行拉接,胡子筋被敲平(图9)。
板间没有灌缝和拉接的预制空心板,很容易开裂,甚至塌落(图
10)。
图7 预制板叠合强度很低的面层图8 没有粘接力的砌筑砂浆
图9 胡子筋被敲平图1O 没有拉接的预制板容易开裂
2.5 大震不倒的建筑
值得庆幸的是,也有一些学校建筑经受了大震的考验,做到大震不倒。
彭州白鹿镇中心小学(图11),该学校教学楼经过正规设计院按抗震要求进行设计,虽然地震断裂带从两栋教学楼之间穿过,上下错位超过2米,地震烈度不低于1O度,但这两栋楼屹然耸立,虽遭受破坏,但没有倒塌。
这也说明有经过严格抗震设计和施工的房屋,大震时可以避免瞬间垮塌。
绵竹市汉旺镇中心幼儿园(图12),这次在地震中也表现出色,幼儿园周边有不少建筑破坏严重,但这座幼儿园主体结构没有受到很大的损坏。
幼儿园建筑相对于中小学校的教学楼,其开间较小,
幼儿园倒塌的数量比中小学校要少,这也说明砖混结构比较适合用于小开问建筑,不太适合用于大开间建筑。
图11 彭州白鹿镇中心小学图12 绵竹汉旺镇中心幼儿园
3 提高中小学校建设标准的几点建议
今后,在新建中小学校的建设中,应充分吸取这次地震的教训,在设计理念上做较大的调整。
1、学校建筑应采用抗震性能好的结构体系,限制采用外廊式单跨多层砖房或外廊式单跨混凝土框架。
这类建筑在台湾集集地震中出现严重震害(图13,14),由于冗余度不足,在汶川地震中也造成房屋瞬间垮塌。
图13 廊外无柱单跨教学楼图14 外廊悬挑的单跨建筑,地震时垮塌
2、禁止使用预应力预制空心楼板和预制楼梯,优先采用现浇混凝土楼屋面板。
3、教学用房的层数应做限制,小学的普通教室应在三层以下(含三层),初中的普通教室应在四层以下(含四层)。
4、建筑设计在平面空间布置和造型设计等方面应符合抗震概念设计要求。
建筑平面一般应采用矩形规则平面,不宜局部突出,也不宜与其它建筑连为一体。
5、教学实验、办公及食堂、体育滔动用房等大空间校舍宜采用全现浇的钢筋混凝土框架结构。
6、为了在发生重大灾害时,能有效组织疏散,外廊宽度应增加,并在外倾边增设一排钢筋混凝土柱,使结构横向大梁成为三点支承,变单跨为多跨体系;台湾已禁止采用外廊式单跨混凝土框架,把外廊作为一垮,这样,学校建筑全部设计成两跨以上。
部分建筑为增加纵向刚度,在柱子的纵向还增设翼墙(图15),这类建筑在台湾集集地震中表现出色(图16)。
图l5 带翼墙的多跨教室图16 外廊有柱的多跨教室,地震时不倒
7、若仍采用砖混结构,则横向承重墙应适当加厚,并增设混凝土构造柱,以增强抗侧能力,外廊外侧边增设一排钢筋混凝土柱,避免外廊悬挑;纵向窗间墙应增设断面较大的混凝土构造柱。
层层设置环状封闭圈梁。
8、学校建筑
应作为重点设防类建筑,提高一度设防,今后,当遇到灾难时,可作为应急避难场所。
参考文献
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建议[J].工程抗震与加固改造,2008(4)。