浅析围护墙倾倒机理

王晓燕

摘 要：本文通过在地震中对围护墙倾覆倒塌情况进行模拟分析研究，与用加速度量对生土围护墙倾倒高厚比限值的分析结果进行对比，分析存在的差异与原因，得出符合实际的高厚比限值。对于避免生土墙体在不同地震烈度下发生倾覆倒塌具有一定的现实参考意义。

关键词：倾倒；峰值速度；高厚比

一、引言

当前，在我国农村地区不论是是新型房屋，还是传统的建筑，在抗震方面都存在一定的安全问题，尤其是在经济比较落后的偏远地区比较显著。所以，本文通过对生土墻体倾覆倒塌破坏机理进行研究分析，推导出墙体的抗倾覆倒塌高厚比限值，从而对避免墙体破坏具有重要的现实指导意义。

二、地震作用下的墙体破坏情况分析

作者在对“6.3宁洱地震”、“5.12汶川地震”、“7.9姚安地震”等多次不同地震统计资料的分析。发现在地震灾害地区有约75%左右的房屋都具有一定年代的生土围护墙体结构，除此之外，还有一定数量的砖木、砖混结构房屋和框架结构建筑。所以，对于加强农村围护墙体的分析研究从而在一定程度上提高墙体结构的抗震性能是一项非常迫切、现实的且艰巨任务。通过分析研究，墙体结构平面外的倾覆破坏原因，归结起来主要由以下三个方面：

（1）木构架与墙体之间由于动力性能不同，从而致使两者在地震中运动趋势不同，造成不同结构之间的相互干扰情况；

（2）传统的砌筑方式，生土围护墙体在力学分析中等同于没有约束的结构，这是墙体在地震作用下极易发生平面外倾覆倒塌破坏的主要原因；

（3）大多数情况下，墙体与地面之间的连接较差，地震发生时，墙体与地面间的粘结应力容易发生破坏，从而使墙体独立而倾覆破坏。

三、墙体的模型简化分析

为方便研究，理想的把围护墙体当作一放在刚性地基上的刚块，并再此基础上对实际情况进行分析简化。把墙体假设为在地基上摇摆的刚体，于此同时受一个竖向和一个水平地震力的作用。假设地基和墙体间的摩擦力能够保证墙体不在地面上产生滑动，且随着地震作用的增大而增大，墙体可以来绕O点进行旋转，假设除了O之外的墙体不会绕其他点发生转动。

墙体要发生倾覆倒塌，首先必须要克服地面与墙体之间的粘结应力。所以，要让墙体转动起来的前提条件必需是让水平倾复力矩大于重力、竖向惯性力的恢复力矩、粘结力之和。根据中国地震烈度表相关指标，通过分析得出不同设防烈度情况下相对应的墙体高厚比的限值如下表表1所示。

四、结果的比较分析

（一）地震震害实际与模拟分析结果的比较

一次地震其实就是一次最真实的试验，最能客观真实地反映实际情况。通过对“宁洱县6.03地震损统计汇总结果”可以看出在一定程度上反应了上述计算结果的合理性。

（二）加速度与模拟结果的比较

众所周知，日本是地震多发国家，日本的建筑抗震研究要比中国早的多。通过对比，中、日两国的建筑抗震设计规范设防标准及抗震设计方法表明，在规范抗震设防要求方面，日本要显著高于我国。

通过对上述数据的对比分析可知：①用峰值加速度和用峰值速度对生土围护墙体倾覆倒塌进行的分析，所得到的“高厚比限值”在基本烈度的Ⅷ、Ⅸ、多遇地震的Ⅵ、Ⅶ情况下具有一定的吻合性；②分析结果存在一定的差别，主要是因为所采用的两种分析方法的不同：一种是采用和能量相关的峰值速度为分析切入点，而另外一种则是采用与力密切相关的峰值加速度为分析切入点。

五 结语

（1）本文对建立力学模型的简化，通过与地震能量密切相关的速度量进行理论分析，经过推导计算，得出能有效的控制生土墙体倾覆倒塌破坏的高厚比限值，经过同典型的地震破坏材料相对比分析，得出这一理论分析的结果可以在一定程度上反应其科学性和合理性，从而为避免墙体在不同地震烈度下发生倾覆倒塌破坏提供科学使用的参考依据和理论方法。

（2）用峰值加速度的分析结果与所得数据进行对比分析，对建筑物抗震设防标准用峰值速度分析的要求稍高，反映出这一理论具有一定的现实性、安全性。

参考文献：

[1]何玲.村庄与集镇木构架房屋的抗震设计实例分析[D].昆明：昆明理工大学建筑工程学院，2007.

[2]建筑抗震设计规范（2008年版）GB/J 50005—2001[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]陶忠.云南农村民居地震安全工程典型土坯、土筑墙力学特性实验研究，2007.3—2007.10.

[4]焦春节，陶忠，潘文.生土围护墙倾覆倒塌高厚比限值分析[J].建筑结构，2009.

（作者单位：永城职业学院）