唐山工業(yè)遺址地震災(zāi)害分析

唐山工業(yè)遺址地震災(zāi)害分析

地震通常被稱為地震。在發(fā)生后10秒內(nèi)，成千上萬的人將死于困境，100棟建筑將成為廢墟和巨大的災(zāi)難。如1976年我國唐山市的7.8級地震，使擁有百萬人口的唐山工業(yè)重鎮(zhèn)，頃刻間變成一片廢墟；1994年洛杉磯北嶺地震，造成經(jīng)濟損失達170億美元；1995年日本兵庫地震，地震中5438人喪生，直接經(jīng)濟損失達1000億美元。以下列舉近年來幾次較為嚴重的地震災(zāi)害及給我們的啟示：一、19加強內(nèi)部土結(jié)構(gòu)主要震害分析：1．地表出現(xiàn)大規(guī)模的地陷和地裂，并出現(xiàn)土質(zhì)液化，尤其是在一些粗砂、碎石土層上也出現(xiàn)了液化，而此之前這些土層是公認不發(fā)生液化的。2．多段高架公路全部側(cè)向倒下，主要原因是箍筋配置不足和錨固不合理，同時由于沿縱向，高架墩之間存在相位差，使橋梁與墩連接處拉壞，脫落。3．舊時木結(jié)構(gòu)民宅大量倒塌，一方面是施工質(zhì)量問題，另一方面是出于抵御臺風的考慮，這種木結(jié)構(gòu)覆蓋了較厚一層泥土增大了結(jié)構(gòu)自重，并且承重土墻的抗剪強度又較低。4．許多多層房屋底層潰塌而以上各層整體坐下沒倒塌，屬于薄弱底層破壞，其原因一是底層柱計算高度較小，而其受剪力又是最大的，二是日本舊建筑法規(guī)對框架柱無軸壓比限制，橫向箍筋的構(gòu)造也過于單薄。5．約1000棟5～8層樓房出現(xiàn)中間樓層出現(xiàn)嚴重破壞而其他樓層震害較輕，原因有：中間樓層柱子強度不足，柱沿高度方向強度可能不均勻；結(jié)構(gòu)布置偏心造成的扭轉(zhuǎn)；中高層建筑基本周期與本次地震周期接近，造成共振；強梁弱柱的設(shè)計。6．許多沿街建筑房屋縱向剛度中心與質(zhì)量中心存在較大偏離，導(dǎo)致整棟建筑往沿街方向一面傾倒，并且該側(cè)柱子嚴重破壞。7．一些1975～1979年間建造的高層鋼結(jié)構(gòu)住宅，鋼柱斷面為50×50cm2，但地震中發(fā)生多處水平剪切斷裂，縫寬達到10mm左右，原因有：處于連接部位，如斜撐和鋼柱連接部位；處于焊接部位；不良的場地土；場地卓越周期與建筑結(jié)構(gòu)周期接近。二、柱的破壞情況主要震害分析：1．大多數(shù)低層鋼筋混凝土建筑物震害較輕，原因是無筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的填充墻在地震對結(jié)構(gòu)的水平剛度貢獻較大。2．許多鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)都存在薄弱層，薄弱層以外各層都有很重的外圍護墻和內(nèi)隔墻，大大增加了薄弱層以外各層的質(zhì)量，加大了薄弱層柱的位移，若設(shè)計和構(gòu)造措施不能滿足非彈性反復(fù)大變形的要求，柱子即可能被破壞。3．強梁弱柱，在地震時導(dǎo)致柱端形成塑性鉸，柱破壞后導(dǎo)致樓層的塌落。4．柱由于抗剪鋼筋過少、箍筋設(shè)置的不合理，造成破壞。5．框架結(jié)構(gòu)節(jié)點缺少配筋發(fā)生破壞，或錨固長度不足。6．設(shè)置有正交剪力墻的建筑，能控制結(jié)構(gòu)的水平位移，未見或少見結(jié)構(gòu)性或非結(jié)構(gòu)性破壞。7．僅有一座混凝土橋梁發(fā)生破壞，其原因是地震使得一側(cè)橋墩發(fā)生沉降，造成橋墩中柱子裂縫過大，表明柱中鋼筋已經(jīng)屈服。三、20主要破壞現(xiàn)象主要震害分析：1．土木結(jié)構(gòu)：破壞的總體特征以墻體破壞為主。原因：房屋多數(shù)為抗震性能較差的墻抬梁結(jié)構(gòu)；另一方面，在土木結(jié)構(gòu)房屋中，木構(gòu)架與墻體的運動不一致，因而墻體更易損壞。2．磚木結(jié)構(gòu)：破壞主要以墻體開裂和屋頂梭瓦、掉瓦為主。原因：磚砌塊本身是脆性材料，墻體的強度主要由砌筑的砂漿標號決定，如果砂漿標號偏低，墻體內(nèi)主拉應(yīng)力不足，地震時砌體容易剪切斷裂。3．磚混結(jié)構(gòu)：破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)為墻體開裂、錯位。原因：砂漿標號低是導(dǎo)致墻體的主拉應(yīng)力不足、地震時產(chǎn)生剪切裂縫的一個原因。另外，當?shù)刈越ǚ恐袠?gòu)造柱與圈梁問題也是磚混結(jié)構(gòu)房屋受震破壞的重要原因。4．框架結(jié)構(gòu)：震區(qū)有個別框架梁、柱受震開裂破壞。這主要是由框架梁、柱鋼筋配置不當，如梁柱節(jié)點，特別是柱頂部箍筋未加密或加密的長度不足、梁端縱筋錨入柱內(nèi)的長度不足、梁柱箍筋的端部未彎折成135°且其直段錨固長度不足10倍箍筋直徑等常見錯誤所造成。四、2008年，四川綿川區(qū)發(fā)生8.0級地震(一)結(jié)構(gòu)體系的缺陷1.部分建筑如某學(xué)校鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)教室,由于空間較大,又缺少縱向柱間支撐,在豎向分量大于水平分量的大震作用下,柱子率先破壞而倒塌;而在同一地點相鄰的多層磚混結(jié)構(gòu)住宅房屋,由于合理地設(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁,砌體嚴重開裂卻裂而不倒。2.地震中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)的是柱鉸機制而不是梁鉸機制,如漩口鎮(zhèn)某商住樓底層,塑性鉸出現(xiàn)在框架柱柱頂,而梁沒有任何損壞,可是結(jié)構(gòu)已接近倒塌。這說明按規(guī)范中計算的梁端彎矩和配筋時部分實際結(jié)構(gòu)設(shè)計形成的是“強梁弱柱”。3.剪力墻結(jié)構(gòu)高層建筑中的連梁,當?shù)卣鹱饔贸^“小震”時,連梁應(yīng)首先開裂和屈服,起到保護墻體的作用。但震害經(jīng)驗表明,這種做法達不到預(yù)期效果。4.樓梯間的倒塌破壞,直接傷人和堵塞疏散通道,阻礙人員逃生。原因有樓梯間的橫墻較高,側(cè)向剛度較大,梯段平臺與樓層存在錯層,地震時最容易破壞。(二)近場地震災(zāi)害的影響1.次生地質(zhì)災(zāi)害對橋梁的破壞巨大。在破壞嚴重的25座橋梁中,有10座橋梁為次生地質(zhì)災(zāi)害所致,比例高達40%。次生地質(zhì)災(zāi)害造成了橋梁的嚴重破壞,甚至是毀滅性的。2.近場地震的影響巨大。穿越地表活動斷裂帶及斷裂帶附近2km范圍內(nèi)的橋梁容易發(fā)生毀滅性破壞,如百花大橋距活動斷層約1.0km,第五聯(lián)橋整體垮塌,同時殘存部分90%的橋墩出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象。3.橋梁長度、墩身高度、橋墩形式對橋梁抗震性能的影響。橋長較短的橋梁由于橋臺對橋梁縱向的約束,對防止落梁起到了作用。(三)橋梁結(jié)構(gòu)形式的啟示與對策總結(jié)以上橋梁震害的經(jīng)驗教訓(xùn),可得出以下結(jié)論:1.次生地質(zhì)災(zāi)害的啟示與對策。汶川地震中,破壞嚴重及倒塌的橋梁中相當大一部分是由地質(zhì)次生災(zāi)害引起。工程地質(zhì)是橋位選擇首先要考慮的重要因素,應(yīng)盡量遠離陡坡危巖落石影響范圍。2.近場地震的啟示與對策。針對在活動斷裂區(qū)橋梁破壞嚴重的現(xiàn)象,橋位選擇要盡量遠離斷裂帶,尤其應(yīng)避免與斷裂帶小角度交叉。3.不同橋型抗震能力差異的啟示與對策。在本次地震中,連續(xù)梁橋的破壞超過了簡支體系橋梁。對策:加裝墩梁聯(lián)動裝置,及合理的支座設(shè)置方式及支座構(gòu)造,也解決橋墩水平地震力分配嚴重不均的途徑之一。4.梁體移位的啟示與對策?？v橋向移位的對策:增加主梁擱置長度盡量減少落梁震害。橫橋向梁體移位極易帶來擋塊破壞,應(yīng)重視擋塊的設(shè)計和優(yōu)化其構(gòu)造,適當增加擋塊與梁體間的距離,同時在兩者間設(shè)置緩沖裝置。5.橋長、支座布置方式對抗震的影響。橋長較