梁永朵
(中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所,哈爾濱 150080)
(作者電子信箱,梁永朵:liangyongduo1437@163.com)
“小震大害”是我國(guó)地震災(zāi)害的真實(shí)寫照,其中房屋的嚴(yán)重破壞和倒塌是造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要原因。而底商多層砌體結(jié)構(gòu)房屋是地震中破壞和倒塌最嚴(yán)重的一類房屋。在汶川地震極震區(qū),這種類型房屋倒塌率達(dá)80%。底商多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在我國(guó)長(zhǎng)江以南地區(qū)的中小城市非常普遍,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)現(xiàn)存該類型的房屋約200萬棟,涉及居住人口1.2億。研究該類型結(jié)構(gòu)抗震機(jī)理及對(duì)現(xiàn)有房屋的加固方法是當(dāng)前防震減災(zāi)的迫切需求。
本文主要工作如下:
1、通過地震災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)多數(shù)底商多層砌體結(jié)構(gòu)的破壞特點(diǎn)不同于一般混凝土結(jié)構(gòu)的整體倒塌或是承重構(gòu)件的開裂,而是底層以薄弱層的狀態(tài)出現(xiàn)。一般表現(xiàn)為底層沿縱向倒塌,二層及以上各層略有破壞,造成這種震害的原因有框架節(jié)點(diǎn)配筋錨固不合理、粗骨料材料使用不當(dāng)、平面布置不合理等因素。另外,通過現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)同樣是在極震區(qū),個(gè)別底商多層砌體結(jié)構(gòu)卻表現(xiàn)出了非常好的抗震性能,此建筑物與其他底商多層砌體結(jié)構(gòu)的不同之處在于,該建筑物底層臨街面縱墻在柱的兩側(cè)增設(shè)了“翼墻”和“翼柱”。這種構(gòu)造措施增加了結(jié)構(gòu)的抗震承載能力,同時(shí)也減小了底層前后縱墻的剛度差異,亦即減小了地震作用在各道縱墻間分配的差異,使得該建筑Ⅺ度極震區(qū)僅中等破壞程度。
2、通過一組2個(gè)單層模型地震模擬振動(dòng)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn),對(duì)比分析了前臉框架節(jié)點(diǎn)配筋錨固形式對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。試驗(yàn)表明,節(jié)點(diǎn)配筋錨固長(zhǎng)度及彎鉤的設(shè)置對(duì)節(jié)點(diǎn)失效起到了一定延緩作用,并推遲或避免了整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌。節(jié)點(diǎn)配筋錨固不良的模型在0.34g后達(dá)“倒塌”破壞狀態(tài),而節(jié)點(diǎn)配筋錨固良好的模型為“中等破壞”等級(jí)。
3、通過一組2個(gè)單層模型地震模擬振動(dòng)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn),對(duì)比分析了增設(shè)“翼柱”、“翼墻”對(duì)提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。試驗(yàn)表明,增設(shè)“翼柱”和“翼墻”后,結(jié)構(gòu)在0.66g時(shí)“裂而不倒”,對(duì)比結(jié)構(gòu)則發(fā)生突然倒塌;0.31g后自振頻率下降很少,而對(duì)比結(jié)構(gòu)下降達(dá)60%;加速度放大倍數(shù)也低于對(duì)比結(jié)構(gòu)。
4、通過一組3個(gè)雙層模型的地震模擬振動(dòng)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn),對(duì)比分析了普通底商多層砌體結(jié)構(gòu)、增設(shè)“翼墻”、“翼柱”的底商多層砌體結(jié)構(gòu)及采用矩形鋼管及型鋼加固普通底商多層砌體結(jié)構(gòu)后在結(jié)構(gòu)自振頻率、加速度、位移、應(yīng)變狀態(tài)等方面的不同。通過試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析,獲得了底商多層砌體結(jié)構(gòu)在地震時(shí)各道縱墻的破壞方式及失效順序;驗(yàn)證了“翼墻”、“翼柱”在結(jié)構(gòu)抗震中的關(guān)鍵作用;驗(yàn)證了矩形鋼管及型鋼加固普通底商多層砌體結(jié)構(gòu)的可行性和實(shí)用性;提出了“平衡剛度、增加延性”的加固理念。