王昌麗 杜清雅

【摘要】地震的發(fā)生無法預(yù)先預(yù)料，一旦發(fā)生將會給社會帶來嚴(yán)重的危害；筆者參照相關(guān)資料，對發(fā)生地震災(zāi)害地區(qū)的房屋的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，闡述了發(fā)生地震之后的房屋鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的具體情況，并在此基礎(chǔ)上提出了提高房屋鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的加固措施，從抗震對策的角度上制定了有效的措施，以此將鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能全面提高。

【關(guān)鍵詞】 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；地震；加固

一、多高層鋼筋混凝土建筑的主要震害特征

1、結(jié)構(gòu)布置不合理引起的震害

1）結(jié)構(gòu)平面不對稱造成的震害

結(jié)構(gòu)平面不對稱有兩種情況，一是結(jié)構(gòu)平面形狀的不對稱，如L形、Z形平面等；二是結(jié)構(gòu)的平面形狀對稱但結(jié)構(gòu)的剛度分布不對稱，這往往是樓梯間或抗震墻布置不對稱造成[1]。

2）防震縫寬度不足產(chǎn)生的震害

一些高層建筑由于預(yù)留的防震縫寬度不足，出現(xiàn)了房屋相互碰撞而引起損壞的現(xiàn)象。

2、框架結(jié)構(gòu)的震害

框架結(jié)構(gòu)的震害主要是由于強(qiáng)度和延性不足引起，一般規(guī)律是：柱的震害重于梁，角柱的震害重于下端。因此，可以歸納為框架柱和節(jié)點的破壞，其主要形式如下：

1）框架柱

框架柱結(jié)構(gòu)的震害主要有彎曲破壞、剪切破壞和壓彎破壞。彎曲破壞主要表現(xiàn)為上下柱端出現(xiàn)水平裂縫和斜裂縫（也有交叉裂縫），混凝土局部壓碎，柱端形成塑性鉸。嚴(yán)重混凝土剝落，箍筋外鼓崩斷，柱筋屈曲。剪切破壞表現(xiàn)為柱子在往復(fù)水平地震剪力作用下，出現(xiàn)斜裂縫或交叉裂縫，裂縫寬度比較大，箍筋屈服崩斷，以修難復(fù)，屬于脆性破壞。壓彎破壞表現(xiàn)為柱子在軸力和變號彎矩作用下，混凝土壓碎剝落，主筋壓曲成燈籠狀。柱子軸壓比過大，主筋不足，箍筋過稀等都會導(dǎo)致這種破壞。破壞大多出現(xiàn)在梁底與柱頂交接處。這是一種脆性破壞，較難修復(fù)[2]。需要注意的是，箍筋在施工時由于端部接口處彎曲角度不足，使箍筋端部接口僅錨固在柱混凝土保護(hù)層中，在地震的反復(fù)作用下，混凝土保護(hù)層剝落、箍筋迸開失效，使柱混凝土和縱向鋼筋得不到約束，從而導(dǎo)致柱子破壞。

從破壞的位置分析則主要有角柱破壞、短柱破壞和柱牛腿破壞。角柱破壞是由于雙向受彎、受剪。加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱嚴(yán)重。有的上、下柱身錯動，鋼筋由柱內(nèi)拔出。短柱破壞是當(dāng)柱高小于4倍柱截面高度（H/hc≤4）時，形成短柱。短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。柱牛腿破壞則是牛腿外側(cè)混凝土壓碎，預(yù)埋件拔出，柱邊混凝土拉裂，其主要原因是由水平力引起的。

2）梁柱節(jié)點

節(jié)點破壞的主要原因是節(jié)點的受剪承載力不足，約束箍筋太少，梁筋錨固長度不夠以及施工質(zhì)量差所引起的。節(jié)點核心區(qū)產(chǎn)生的對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪碎剝落，接點內(nèi)箍筋很少或沒有放箍筋時，柱縱向鋼筋壓曲外鼓。梁筋錨固破壞是梁縱向鋼筋錨固長度不足，從節(jié)點內(nèi)被拔出，將混凝土拉裂。裝配式框架構(gòu)件連接處容易發(fā)生脆性斷裂，特別是用坡口焊接鋼筋處容易拉斷，預(yù)制構(gòu)件接縫處后澆混凝土開裂或散落。

二、震害原因分析

1、設(shè)計方面的原因

結(jié)構(gòu)選型不合理，出現(xiàn)平、立面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置；未按強(qiáng)柱弱梁的抗震概念進(jìn)行設(shè)計，柱子斷面小、材料強(qiáng)度低、層剛度弱、實際軸壓比超限；施工混凝土強(qiáng)度低，往往形成薄弱層，大震下彈塑性變形過大，形成層間屈服機(jī)制，從而造成框架柱壓潰、折斷、傾斜及節(jié)點破壞等，或造成整幢房屋或房屋底層的壓扁、傾斜、平移等整體破壞。

規(guī)范中對填充墻的豎向布置并無量化的規(guī)定，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計人員無章可循。即使在汶川地震后的建筑抗震設(shè)計規(guī)范局部修訂版中，也僅提出了如下要求“框架結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻和隔墻，應(yīng)考慮其設(shè)置對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。”雖然作為新增的強(qiáng)制性條文列入規(guī)范，但設(shè)計人員在執(zhí)行過程中仍存在很大的主觀性。

2、施工方面的原因

施工單位偷工減料，施工方法不當(dāng)，澆注混凝土強(qiáng)度不足，梁柱配筋不足。特別是框架柱子的混凝土強(qiáng)度及配筋不足，實際軸壓比往往超限，柱抗彎、抗剪、抗拔能力差，是造成整幢房屋傾倒、傾斜、壓扁及柱子折斷、壓潰的重要原因。柱箍筋彎鉤不是135度，大部分為90度，箍筋錨固差，加上無加密區(qū)等，對柱子混凝土約束很差，造成柱子壓屈、壓潰、剪切破壞等。柱局部抗壓抗剪十分薄弱，大震下局部柱壓潰或折斷，造成整幢房屋傾倒或傾斜。

三、從建筑結(jié)構(gòu)減輕地震災(zāi)害

1、隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

隔震技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù)。它通過把隔震消能裝置（如橡膠隔震墊）安放在結(jié)構(gòu)物底部和基礎(chǔ)（或底部柱頂）之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)“隔開”。這樣，改變了結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)，達(dá)到“以柔克剛”的效果。國內(nèi)外大量的試驗和工程實踐證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度反應(yīng)下降60%左右，從而消除或有效減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞，提高建筑物及其內(nèi)部人員的安全性。隔震體系具有很大的垂直承載力（50T～2000T）及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較?。?.25kN/mm～1.8kN/mm），水平極限變位值較大（10～50cm），它具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，當(dāng)強(qiáng)地震發(fā)生時，又能自由柔性滑動，而變形過大時，剛度回升，具有保護(hù)和限位作用，鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復(fù)位能力，在多次地震中自動瞬時復(fù)位。

2、建筑結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的方法是指在結(jié)構(gòu)的某些部位（如支撐、剪力墻、節(jié)點、連接縫或連接件等）設(shè)置消能阻尼裝置或元件，通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯回變形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達(dá)到減震抗震的目的。如油、金屬等，制成減震阻尼器，附加到建筑上。而阻尼能夠?qū)⒌卣鸬膭幽苻D(zhuǎn)化為熱能，消耗地震的能量，減小地震對建筑的影響。 這種方法主要用于高層或超高層建筑。

3、合理的建筑設(shè)計，也可提高建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性其實從建筑設(shè)計的角度出發(fā)，在正確的抗震理論指導(dǎo)下，依據(jù)合理的設(shè)計原則，同樣可以提高甚至保證建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性。這些原則包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具備足夠大的承載能力；結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)和位移；結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的延性和耗能能力，這一點對結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的安全性尤為重要。延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載力不降低或基本不降低、且有足夠塑性變形能力的一種性能。延性大，說明塑性變形能力大，強(qiáng)度或承載力的降低緩慢，從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，GB 50011-2010，抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]馮遠(yuǎn)，克艱，宜豐.汶川地震災(zāi)害引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者的思考[J].建筑結(jié)構(gòu)，2008，38（7）：25-27. 許凱明工程師，1976.11