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汶川大地震災害引發(fā)建筑結構設計者的思考

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]



    特邀專(zhuān)家簡(jiǎn)介：馮遠，中國建筑西南設計研究院有限公司總工程師，中國土木工程學(xué)會(huì )空間結構委員會(huì )副主任委員，全國工程建設標準設計專(zhuān)家委員會(huì )委員，建設部專(zhuān)家，中國鋼結構協(xié)會(huì )專(zhuān)家。
    馮遠：各位專(zhuān)家、各位同行大家好，我今天發(fā)言的題目是汶川地震引發(fā)建筑結構設計者的思考。汶川地震震驚世界，我們將永遠銘記這一刻，我是來(lái)自地震區的結構設計工作者，親歷了這次大地震，地震發(fā)生以后，我們院立即組織技術(shù)人員到災區進(jìn)行進(jìn)行建筑物各震害考察，由此引發(fā)了我們對現有的建筑結構設計、施工管理的一些思考，這些思考還不夠深入，借今天大會(huì )的機會(huì )談?wù)勔恍┐致缘恼J識供大家參考。
    第一，現行設計能實(shí)現強柱弱梁?jiǎn)?？這個(gè)是一個(gè)六層的框架結構，上面是完好的，主要的破壞是在柱，上下都出現了破壞，我們可以看到，這個(gè)這個(gè)混凝土已經(jīng)破碎，但是梁非常的好，從這個(gè)五層的建筑來(lái)看，他發(fā)生了明顯的側移，他也是柱端的破壞，這個(gè)也是出現了明顯的側移，這也是一個(gè)柱出現破壞的情況，可以看到這個(gè)柱子的中心已經(jīng)嚴重的壓曲。從大量的圖片我們可以看到，都是出現了強梁弱柱的情況，沒(méi)有看見(jiàn)我們所希望的強柱弱梁的現象，因此我們建議，第一所有的框架梁祝的節點(diǎn)都應該按照實(shí)際的承載的彎矩和柱的比例，并且考慮現澆板、梁雙筋、設計配筋的影響，考慮豎向地震影響，加強柱軸壓比的控制，提高底層框架柱的抗彎抗剪的能力，提高抗剪能力，建議框架柱加密區箍筋采用螺旋或焊接封閉箍，限用單拉鉤。
    第二，如何考慮框架、框剪結構中填充墻對整體結構的剛度貢獻，這是底層的破壞情況，大家可以看到，破壞的非常慘烈，柱子已經(jīng)完成斷了，這也是同樣的，上部也是一個(gè)框架結構，上面是有一個(gè)密集的空心磚的砌體，而且是一個(gè)粗礦的大開(kāi)間，這是底部的一個(gè)破壞情況。這個(gè)是一個(gè)斜的樓，從背后可以看到，這個(gè)同樣的底部是一個(gè)車(chē)庫，這樣就使這里成為一個(gè)薄弱層，這個(gè)樓的上部是六十平米的小戶(hù)型，由此可見(jiàn)，他上面的墻非常密集，底部幾乎沒(méi)有墻體，所以可以看到，上面的墻體幾乎是完好的，沒(méi)有什么裂縫。由此可以看到，填充隔墻布置不當引起框架結構的嚴重破壞，目前規范和現有計算手段無(wú)法量化分析填充隔墻對結構剛度的影響，尤其對于當隔墻不織布軍運所造成的對整體結構的上下剛度、水平剛度不均勻性缺乏定量計算。這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，我們必須陳陣考慮，否則在今后的地震中類(lèi)似的悲劇還會(huì )發(fā)生。
    第三，怎樣合理設計框架，框剪結構中的填充墻。怎么樣選擇材料和怎么樣考慮構造呢，我們首先看看填充墻有利的一面，這個(gè)整個(gè)結構是比較好的，應該說(shuō)沒(méi)有什么損，所以這個(gè)隔墻保全了我們的結構，這是有利的一面，再看看不利的一面，我們可以看到，這個(gè)隔墻引起了結構構件的損壞，這是在我們的實(shí)際生活中比比皆是的情況，由于隔墻的設置導致了破壞，這是一個(gè)非常有意思的例子，這是一個(gè)大學(xué)里面的學(xué)生公寓，他們修了十六個(gè)樓，前八個(gè)樓是這樣的情況，后面的樓是這樣的情況，這兩個(gè)樓有什么區別呢，我們可以看見(jiàn)，這個(gè)屋子是一個(gè)活動(dòng)室，上面的圖片是四角設置了八個(gè)主子，而后面的樓是把這些柱子取消了。我們剛才看見(jiàn)了隔墻，填充隔墻對我們結構構件的破壞，再看看他自身的破壞，這是一個(gè)外墻的情況，這個(gè)是典型的剪形破壞，這些照片都是他的破壞形態(tài)，這次的填充墻的破壞非常的嚴重，這些破壞都會(huì )造成人員的傷亡，這是地下的瓦礫，都是上面掉下來(lái)的，這些會(huì )砸死多少人。這是樓梯間的情況，我們很注意他的隔墻的安全性，從圖片上可以看到，這個(gè)瓦礫已經(jīng)把樓梯間堵塞，這個(gè)破壞非常的嚴重，如果所有的逃生的人從這里通過(guò)的時(shí)候，那這個(gè)隔墻的倒塌就使這些人房子不把他砸死，也會(huì )被隔墻傷害。所以我們特別要注意，今后設計中一定要注意，作為樓梯間的隔墻的設計，我們建議，樓梯間的隔墻最好，有條件做混凝土否則的話(huà)，應該做全場(chǎng)的鋼筋拉通，并且做鋼筋網(wǎng)的四面。我們小節一下，填充墻的連接如果按照有利的考慮，有耗能的作用，不利是剛度參與整體工作不明確，對結構構件造成破壞，對自身也造成破壞。輕質(zhì)強板也許是高層、超高層建筑的選擇，重視作為重要逃生通道的隔墻圍墻穩定性。
    第四，建議提高豎向構建的最低配筋水準，現在市場(chǎng)經(jīng)濟中，房地產(chǎn)商的項目都有一個(gè)在合同中簽署的最低配筋率，這樣就不得不要求我們設計院在設計的過(guò)程中，追求最低含鋼率，否則我們的市場(chǎng)準入就有困難，生存也有困難，由于我們要最小最低的含鋼率，導致很多的建筑僅僅是滿(mǎn)足最低標準，我們想象一下各項最低標準的疊加就導致安全度低，并且加上我們現在施工是低價(jià)競標，這樣的建筑物就會(huì )出現能力不足的可能性，所以我們建議規范提高最小配筋標準，以能保證設防區的結構有一定的安全度。但是我們看見(jiàn)，這個(gè)柱子的箍筋為什么出現這樣的情況，這個(gè)底下有一個(gè)拉鉤，這個(gè)柱子的外面可能會(huì )減小，這個(gè)圖可以看到，這個(gè)箍筋被拉出來(lái)了，這兩個(gè)面可以看到，這個(gè)鋼筋是梁的鋼筋，是一個(gè)施工的錯誤，本來(lái)梁的鋼筋是應該放在柱子里面，但是現在施工的錯誤導致放在梁的外面，我們看到梁是很完好的，正好限制了柱子的外部，再看這個(gè)圖，這個(gè)箍筋是很強的，而且這個(gè)箍筋里面還設置了一道，但是他太細了。我們也可以看到，如果我們的箍筋再強一點(diǎn)，是不是我們的節點(diǎn)會(huì )更強一點(diǎn)。成都這次結構的損害不是很?chē)乐?，主要的損害是隔墻上，大量的隔墻出現了破壞，這個(gè)給修補帶來(lái)很大的難度，現在成都的市容市貌也不允許大面積的搭架子修復外墻，這就給我們帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題。
    第六，加強框架結構的強度和延性，這個(gè)圖是一個(gè)學(xué)校的，兩層的框架結構的破壞嚴重比三層的磚混還要嚴重，這是兩層的框架結構，里面是一個(gè)保齡球館，可以看到柱子的損害很?chē)乐?，樓梯的損害也很?chē)乐?，這是一個(gè)三層的再建的框架結構，里面也出現了很多的柱子的破壞，這是空曠的框架結構，這個(gè)損害的也很?chē)乐?。所以我們感覺(jué)要加強框架結構的強度和延性，建議要設置支撐等一些措施。
    第七，設計規范中缺少中震大震的量化計算，對于中震可修、大震不倒的設防目標，設計中缺少量化分析，對狀態(tài)目標不清楚，震害顯示豎向構件強度水準和延性水準不夠。加強性能化設計。
    第八，樓梯破壞，這次的樓梯破壞很?chē)乐?，很多的?zhuān)家也看到了，很多的樓梯斷成了幾截，主要是出現在框架結構，在磚混結構中的樓梯破壞是不太多的。我們分析樓梯的破壞主要是充當了支撐的角色，承受了很大的拉壓力，使這些樓梯全部拉斷。這是一個(gè)樓梯的很?chē)乐氐钠茐那闆r，這個(gè)梯梁已經(jīng)下移了，不僅自身破壞了，而且導致了中間的整個(gè)損害，所以這個(gè)平臺板都耷拉下來(lái)了。
    第九，用戶(hù)二次裝修造成了結構抗震能力降低，用戶(hù)裝修的時(shí)候使承重墻體改變，導致了抗震能力的降低，我們可以看看，這是兩個(gè)一模一樣的樓，左邊這個(gè)是完好的，右邊是有局部的坍塌和整體的坍塌，我們各自取了一個(gè)相同的單元做比較，左邊完好的我們可以看到，承重墻沒(méi)有改變，而右邊的這個(gè)二層下面是一個(gè)大的洞，相鄰的一模一樣的兩個(gè)單元，左邊的可以看到，所有的門(mén)頭都是連續的，沒(méi)有改變，我們從這里可以看到，我們的重墻則完全拆除了，我們看到這個(gè)是二層破壞很?chē)乐?，而不是一層，就是因為二層的裝修，他拆除更改了了承重墻，這個(gè)可以看到，重墻的拆除是很普遍的，這個(gè)樓是下面塌了一層樓，最初的原貌是這樣，可以看到，超過(guò)60%的人家都是把這個(gè)重墻拆除了，只剩下里面的一個(gè)重墻，這樣的房子能夠抵抗震力嗎？現在住房私有化以后，大家都要進(jìn)行裝修，這個(gè)不能怪大家，他們不知道裝修會(huì )造成抗震能力的減弱我們的政府有責任對他們進(jìn)行樹(shù)立這樣的意識，而且應該對裝修進(jìn)行監管。
    第十，抗震縫的問(wèn)題。
    十一，建筑材料、施工管理的問(wèn)題，上午已經(jīng)講了，這里不說(shuō)了。
    這個(gè)我們不得不提一下五十年代的房子，這個(gè)樓板是很小的板，沒(méi)有構造柱也沒(méi)有圈梁，但是他也沒(méi)有一條裂縫，這個(gè)就是施工質(zhì)量好，這個(gè)里面的人告訴我們，他在里面很安全，周?chē)臉菈牡囊凰?，所以施工質(zhì)量好也是很重要的。
    十二，農民自建房的抗震問(wèn)題，這個(gè)房子的沒(méi)有構造柱的，農民的建房這次地震中大量的倒塌，是因為農民的房子都是自己和親戚們一起完成的，所以我們應該對農村建筑進(jìn)行標準化的工作，對農村建筑進(jìn)行監管，政府要加強監管力度，并且對農民進(jìn)行抗震意識的教育。這樣他們在建房的時(shí)候，才能重視抗震。
    十三，我們院設置了構造柱和圈梁的教學(xué)樓屹立在強震區，地震的時(shí)候整個(gè)樓隨著(zhù)地坪上升了兩米，后來(lái)又慢慢的下來(lái)了，但是我們這個(gè)樓最大的裂縫只有這么大，現在完全可以正常使用?？梢钥匆?jiàn)，這個(gè)樓有一點(diǎn)損害，這個(gè)樓不僅是抬高，而且是平移，整個(gè)的地坪往這邊已經(jīng)錯進(jìn)去了，在整個(gè)斷裂帶的中部，還發(fā)生了一個(gè)擠壓。
    十四，抗震墻連梁的破壞。
    十五，設計不當造成柱的破壞，這是一個(gè)大學(xué)的教學(xué)樓，這個(gè)樓是由于前面一個(gè)小小的附屬物，導致了兩根柱子的破壞，其它都是完好的，這個(gè)附屬物緊貼在柱子上，使這個(gè)柱成為了短柱，造成了這么嚴重的損害，我們的設計往往只注意重大的結構問(wèn)題，而往往忽略了小的方面，所以提醒我們，任何小的問(wèn)題都不能放松。
    這也是一個(gè)非常典型的例子，這個(gè)部位的兩邊樓板不在一個(gè)標高，這也是，這么的的梁配這么小的柱，這個(gè)柱當然會(huì )被破壞了。
    十六，重視角柱，加腋梁柱的抗震設計。
    十七，豎向地震不容忽視，我是親歷了這次的地震，首先感到的是豎向的振動(dòng)，然后才是橫向的振動(dòng)，從災害的現象來(lái)看也有豎向的振動(dòng)，我們可以看到，底下沒(méi)有出現什么問(wèn)題，但是到了頂層就看到一個(gè)水平的裂縫，這就是豎向的振動(dòng)，這是幾個(gè)豎向地震的震害情況。
    十八，重視突出屋面構件的抗震設計，我們可以看到，這是漢旺鎮的，這些附屬物的倒塌是造成了非常大的危害，這是著(zhù)名的道教圣地，青城山的山巒，本來(lái)也四個(gè)小塔，現在只有兩個(gè)了，這是江油的廣播電視中心，這是上面的一個(gè)鐵塔，這個(gè)鐵塔本身地震的時(shí)候沒(méi)有什么問(wèn)題，但是支撐他的這個(gè)柱，就是底層有四根柱子支撐這個(gè)塔，這個(gè)柱子出現了問(wèn)題，由此可見(jiàn)，這些突出屋面的邊角效應是非常嚴重的。
    十九，底框結果的震害，我們可以看這些圖。
    二十，磚混結構的震害，這個(gè)樓一共有十二個(gè)單元，我們也可以看到地震的方向性問(wèn)題，這個(gè)是一戶(hù)人家的震害，門(mén)不用開(kāi)，我們就鉆進(jìn)來(lái)了，還是蠻危險的，你可以看，這是混墻的破壞，也是一個(gè)非常典型的剪切體的破壞。這個(gè)人家是斜字的裂縫，他的縱橫墻都有破壞，而且破壞的很?chē)乐?。這是一個(gè)教學(xué)樓，是一個(gè)八字型的樓，這個(gè)樓的裂縫很有意思，左邊的樓發(fā)生的剪切破壞形態(tài)，右邊的橫向發(fā)生了剪切破壞，所以我們感覺(jué)地震的方向性在這里是有體現的，這是江油一個(gè)學(xué)校的宿舍，這個(gè)表面沒(méi)有什么問(wèn)題，我們可以看到，外墻基本沒(méi)有了，都是窗戶(hù)，承重的只有里面的兩個(gè)墻，所以都發(fā)生了剪切破壞。這個(gè)也是我們剛才說(shuō)的二次裝修引起的損害。這是一個(gè)別墅，在這個(gè)區里面，他修了十棟這樣的別墅，只有這個(gè)破壞最嚴重，他對面不到五米的別墅基本是完好的，這個(gè)別墅的內墻基本破壞了，外面也是的，整個(gè)地基也有下沉，他的左鄰右舍都沒(méi)有什么問(wèn)題，只有這個(gè)樓損害很?chē)乐?，這個(gè)也是剛才大家已經(jīng)看見(jiàn)過(guò)的單元，這個(gè)樓有局部的坍塌，我們認為局部的坍塌是導致了連續的坍塌。這個(gè)樓是一個(gè)教學(xué)樓，這個(gè)樓我們可以看到地震的方向性問(wèn)題。
    二十一，圈梁、構造柱在磚混結構中的作用。這一個(gè)小小的圈梁可以把樓板支撐住，讓大家逃生，這個(gè)樓里面可以看到，沒(méi)有構造柱，就這個(gè)圈梁使他沒(méi)有坍塌。
    二十二，設備管線(xiàn)削弱墻體，這個(gè)墻壁由于密集設置的管線(xiàn)導致了墻壁的削弱，尤其樓梯間的管線(xiàn)導致了墻體的坍塌，所以這個(gè)在我們以后的設計應該要重視這一點(diǎn)。
    二十三、弧形墻的震害。
    二十四，外之裝飾的脫落、圍墻的倒塌，我想介紹一下這個(gè)圖片，這是一個(gè)大學(xué)的圖書(shū)館的構架，整個(gè)大學(xué)只死了一位同學(xué)，就是被這個(gè)構架砸死的。這是一個(gè)賓館的圍墻，這個(gè)路里面有一個(gè)小區?？梢韵胂竺刻鞆倪@里走有多么的危險。
    二十五，大震后應將各震區的PGA值盡早的公布。
    二十六，合理制訂城市設防標準?，F在我們老百姓買(mǎi)房子法國知情權，他不知道他的房子投入中的比例有多少是用在房屋結構的，他買(mǎi)房子只看宣傳資料，并不知道這個(gè)房屋到底性能是怎么樣的。
    我們可以看到，我們到江油去，那是一個(gè)很小的城市，我們到他們家去，可以看到他們家裝修的很漂亮，但是他們損害的很?chē)乐?，現在我們了解到，很多人家的裝修費用和購房的費用差不多，我們的老百姓很熱愛(ài)生活，他們不知道應該把自己的錢(qián)投到哪里，他們不知道寶馬和夏利的區別，我們有責任，應該給他們提供高品質(zhì)的結構，我們提議要提高我們的抗震設防標準，這也是一個(gè)江油的房子，建筑非常的怪，所以破壞也很?chē)乐?，這種豪華的裝修所占的費用是非常大的。
    最后我們介紹這個(gè)人家，他們告訴我們，他們家的裝修費和他們買(mǎi)房子的費用是一樣的，但是這個(gè)房子是整個(gè)不能用了，所以由此可見(jiàn)是多么可惜。
    最后我們介紹一下我們在災區設計的建筑震害的情況，我們整個(gè)樓只掉了兩塊面磚，這個(gè)應該是施工的問(wèn)題，這是德陽(yáng)體育館，災后做了一個(gè)避難所。
    老百姓無(wú)條件的把生命交給了建設者，我們任重道遠。謝謝。


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