玉树地震中房屋结构的震害分析

罗春燕

0 引言

2010年4月14日青海玉树发生了7.1级地震，造成大量房屋倒塌，其中玉树结古镇地区85%以上的民房倒塌，另有大量寺庙建筑倒塌，其结构主要是土木结构和砌体结构。以下针对这两种结构房屋存在的问题及由此引发的震害做一分析。

1 土木结构的震害分析

1.1 墙体承载力不足引起的震害

玉树地区大多数寺庙建筑及少量早期的民用住宅以土木结构为主，该结构的承重墙体材料为生土坯，而屋盖及门窗过梁则以木结构为主。此次地震中墙体的震害主要表现在如下几个方面:第一，生土坯抗压承载力很低，其抗震承载力更低，因此我国GB 50011-2010建筑抗震设计规范(以下简称《抗震规范》)要求作为承重墙体的生土坯在砌筑时易掺入草苇等拉结材料，同时应沿墙高每500 m左右放置木条等编织的拉结网片［1］，但玉树地区大量生土结构的房屋并未对生土坯墙体做以上加固措施，使承重墙体几乎没有抵御地震荷载的能力。第二，许多房屋的承重墙体，门窗洞口尺寸过大(见图1)，不符合我国《抗震规范》要求在6度，7度地区不应大于1.5 m的要求［1］，从而使墙体的抗震性能进一步降低。第三，墙体的砌筑质量不过关，不符合我国《建筑抗震设计规范》要求生土房屋的承重墙应同时分层交错夯筑或咬砌的要求［1］。以上因素是玉树地震中大量土木结构倒塌的主要原因。

1.2 结构体型不规则引发的震害

玉树地区土木结构的房屋建筑以宗教建筑居多，其建筑造型比较丰富，通常墙体上下不连续，造成结构竖向刚度不连续，而土墙其刚度本来就很低，结构又未采取专门措施，地震时造成墙体严重开裂，特别在房屋转角处表现严重，有些建筑甚至倒塌。另外，按我国《抗震规范》11.2.2条规定生土房屋的层数一般仅限于单层［1］，而本地宗教建筑大多在两层，应避免该种结构的房屋。

图1 生土墙体开有较大洞口

图2 豆腐渣墙体工程

2 砌体结构的震害分析

2.1 砌体墙承载力不足引发的震害

此次玉树地震中发现大量砌体结构房屋采用不符合标准的空心砌块，有些墙体内以建筑垃圾填充或砂浆与粘土砖混合墙体等豆腐渣墙体工程(见图2，图3);墙体的砌筑质量不符合设计标准，砌块垒建或砂浆与砌体无可靠粘结，导致墙体沿施工缝破坏(见图4);另外，墙肢截面高度不符合我国GB 50003-2001砌体结构设计规范及GB 50011-2010建筑抗震设计规范对墙肢最小截面高度要求在7度，设防不小于1 m的要求［1，2］，致使墙体压弯破坏(见图5)。

图3 砖墙与混凝土的混合墙体

图4 墙体沿施工缝破坏

图5 墙体压弯破坏

图6 平面不规则结构的震害

2.2 结构体型不规则及传力途径不明确等因素引发的震害

很多砌体结构房屋的建筑平面不规则，同时部分建筑在平面变化处设置门、窗洞口，使本就产生应力集中的平面凹凸变化处，由于洞口的存在而变得更为薄弱，因此许多建筑在平面拐角及不规则处震害严重(见图6)。如图7～图9所示为相邻建筑相互碰撞而引发的震害，其中图7为相邻建筑未做防震缝处理，使墙体相互碰撞破坏。图8在两房屋相邻处设门窗洞口使该处震害加重。图9为在相邻建筑间违规搭建的结构构件，在地震中由于相邻建筑的碰撞而破坏。图10为墙上有大梁，大梁下未设置刚性垫块而对墙体产生较大的局部压力，同时墙体质量及墙截面不符合设计要求，导致梁下一定范围内墙体产生局压破坏。图11为某建筑，室外钢筋混凝土雨棚外侧通过两根柱支撑，内侧则直接搭在主体上，由于主体墙承载力不足，致使雨棚向内侧倾覆，同时对外侧柱产生过大的倾覆力矩造成柱上端破坏。雨棚受力路径不明确，其荷载由主体墙及室外柱共同承担，主体墙及室外柱的破坏均会导致雨棚倾覆而产生连锁反应，设计施工时应使雨棚与主体结构脱开，以避免此类的连锁震害反应。

图7 相邻建筑的碰撞破坏

图8 房屋相邻处设置洞口的震害

图9 违规搭建结构的震害

图10 结构局压破坏

上述震害再一次表明，对于结构体型不规则、结构传力途径不明确、墙体上过大的局部压力及地震作用下相邻建筑间碰撞均是结构抗震概念设计的重要环节。

图11 雨棚倾覆破坏

3 结语

玉树当地房屋主要以土木结构及砌体结构为主，在此次震害中由于不合理的设计、施工，使抗震性能本来就较差的土木结构及砌体结构表现出更低的抗震性能，特别是土木结构。对于砌体结构如果合理设计及施工不会造成如此大的震害。因此玉树地区的房屋在结构抗震方面存在较大的安全隐患，也反映了青海村镇建筑存在的普遍问题。如何有效地对现有村镇房屋建筑进行加固改造是值得结构工程师思考的。

［1］ GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］.

［2］ GB 50003-2001，砌体结构设计规范［S］.

［3］ 黄宜华.建筑结构抗震概念设计及减轻地震灾害的措施［J］.山西建筑，2010，36(5):82-83.