對汶川地震中受損的磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的安全評估及加技術(shù)的研究馬英易永生周樹春朱岳興蔣啟剛1） 中國礦業(yè)大學(xué)建筑及土木工程學(xué)院畢業(yè)生2） 中國徐州建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司總經(jīng)理3） 中國礦業(yè)大學(xué)建筑及土木工程學(xué)院副教授4）中國徐州建筑工程測試中心主任5）中國徐州建筑工程測試中心首席工程師Maying410782@163.com,sczhou@,yys7699@163.com,xjcjqg@163.com［摘要］：本文將參照對綿竹的磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的評估，總結(jié)分析其地震傷害，來研究安全檢查方法，地震等級評估流程；同時(shí)，加固技術(shù)也在討論范圍之內(nèi)。絕大部分地震造成的磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的損傷都體現(xiàn)為墻體的斷裂：最常見的墻體斷裂是窗子下面或窗子（外縱向）之間的X形斷裂及門窗開口角落的斜向X形斷裂，以及承重橫墻及內(nèi)縱墻體的斜向X形斷裂，也有部分水平或垂直斷裂?？紤]到地震等級及可靠性的評估需求，檢查主要從對大量建筑的結(jié)構(gòu)措施著手。建筑物抗震能力及可靠性綜合評估參照第一等級的評估結(jié)果，即其在地震中的表現(xiàn)和加固水準(zhǔn)的表現(xiàn)。加固建筑物在地震中的損傷分為修復(fù)后的或者根據(jù)其承載能力加固之后的；同時(shí)經(jīng)濟(jì)條件及外觀也在考慮范圍之內(nèi)。我們所做的可作為地震及可靠性評估或者加固設(shè)計(jì)建筑物在地震中的損失或者平常建筑物在地震中的損失之參考。［關(guān)鍵詞］:汶川地震，磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物，地震評估，可靠性評估，建筑物抗震加固。1簡介2008年5月12日14:28分，一場毀滅性的8級地震襲擊了中國西南部省份四川省綿竹市，震中為距此35km的汶川縣，是此次災(zāi)難損失最嚴(yán)重的地區(qū)之一。絕大部分嚴(yán)重?fù)p傷或倒塌的建筑物均為磚瓦結(jié)構(gòu)。震后，我們對綿竹建筑物的抗震能力及可靠性進(jìn)行了評估，其中絕大部分均為磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物。在我們的報(bào)告中，我們將研究個(gè)案，結(jié)果均出自抗震評估的方法及項(xiàng)目，以地震中受損的磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的調(diào)查分析為基本。災(zāi)難中的受損建筑物安全等級評估主要包括：地震損失的檢查及分析，安全檢查，震級評估及可靠性評估。在我們的研究報(bào)告中，評估指的是對典型的地震中受損的商業(yè)住宅的評估，結(jié)果出自安全檢查方法，及建立在磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物在地震損傷的調(diào)查分析的地震評估流程，同時(shí)，抗震加固技術(shù)也在討論范圍之內(nèi)。2地震損傷的檢查分析與平常建筑物的評估不同，對地震受損的建筑物的評估必須考慮到地震損傷及其自身抗震能力及可靠性的表現(xiàn)。所以，建筑物的地震損傷檢查分析必須在評估之前，并把建筑物的損傷分為四級：嚴(yán)重?fù)p傷，中等損傷，輕度損傷，基本無損傷。地震對地基的損傷可以表現(xiàn)在因不均衡處理造成的墻體損傷上，周圍地板的多樣性上，上層建筑的傾斜度上，及其傾斜的多樣性上。所以，地基損失等級評估可以建立在對以上項(xiàng)目的評估當(dāng)中。

（a） （b）圖—綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑（No.2-c）平面圖（a）平面圖（b）標(biāo)準(zhǔn)圖磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的損傷檢查應(yīng)建立在以下方面：建筑物的四角，第一層的墻壁，大房間的墻壁，承重墻，環(huán)梁，結(jié)構(gòu)柱，墻連接，等等例如，我們發(fā)現(xiàn)綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑地震損傷，總結(jié)如下：（1） 建筑物周圍地面的升降，斷裂及墻壁間和周圍地面升降的不同，地板的斷裂下降（下降最深的部分測量為68.9毫米），主架構(gòu)處理方式的不同（膨脹差異測量值為20.9毫米）（2） 一層樓面柱頭的水平斷裂及混合卷曲，見圖2b（3） 墻體不同角度的斜向斷裂，X形斷裂，水平及垂直斷裂；外縱墻嚴(yán)重?cái)嗔?，歪曲或部分卷曲；同時(shí)損傷由上到下逐漸嚴(yán)重。（4） 環(huán)梁及結(jié)構(gòu)柱無嚴(yán)重?fù)p傷（5） 預(yù)制混凝節(jié)點(diǎn)的可見斷裂（7）樓梯走廊縱向墻體的嚴(yán)重?cái)嗔眩е拇怪睌嗔眩ㄖ虚g居多），角落矮護(hù)墻的嚴(yán)重?cái)嗔褕D2展示了綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑損傷?？紤]到更多墻體的嚴(yán)重?cái)嗔?，縱墻及橫墻的可見斷裂，我們將綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑損傷定義為中級損傷。圖2綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑損傷。（a）門面地面的分裂下沉（b）柱頭水平斷裂（c）窗下墻體的X形斷裂（d）承重

橫墻的水平斷裂（e）門開口角落的斜向斷裂（f）部分預(yù)制混凝節(jié)點(diǎn)的水平斷裂從對綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑及其他磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的調(diào)查研究來看，地震對磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的損陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文傷可主要總結(jié)如下：當(dāng)建筑物建在地質(zhì)條件不好的地方，周圍地面的上升或下沉，能發(fā)現(xiàn)墻體之間的斷裂以及墻體與周圍地面不同程度的凸起。主結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損，磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物大部分破壞都集中在底部的2到3層，尤其是最底層地面及四角。也能發(fā)現(xiàn)底層倒塌的墻體。大部分地震損傷都體現(xiàn)在墻體的斷裂上：最常見的損傷就是窗下或者外縱向窗子之間的墻壁X形斷裂(見圖2.c)及門窗開口的內(nèi)角斜向斷裂，(見圖2.e)在承重橫墻及內(nèi)縱墻上也能發(fā)現(xiàn)X形斜向斷裂；也能發(fā)現(xiàn)一少部分水平和垂直斷裂(見圖2.d)在橫墻的墻與墻連接的部分很容易發(fā)現(xiàn)裂痕。墻體建立，很少發(fā)現(xiàn)環(huán)梁及結(jié)構(gòu)柱的嚴(yán)重?fù)p傷。由于一些劣質(zhì)預(yù)制混凝板的使用，所以在預(yù)制混凝連接板上能發(fā)現(xiàn)水平斷裂。損傷都是從上到下越來越嚴(yán)重。嚴(yán)格按照技術(shù)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造，新的建筑物因?yàn)榘凑赵O(shè)計(jì)建造所以比那些沒有設(shè)計(jì)的建筑物表現(xiàn)的要好一些！3安全檢查考慮到抗震等級評估及可靠性評估的需求，調(diào)查報(bào)告主要來自于對整體架構(gòu)及材料強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性測量。檢查報(bào)告內(nèi)容可用對綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑的調(diào)查研究來說明如下：該建筑物使用原始磚瓦結(jié)構(gòu)框架及預(yù)制混凝土板，用承重橫墻來承重，u形結(jié)構(gòu)被補(bǔ)償連接器切成兩個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，所以我們可以把這個(gè)架構(gòu)看成兩個(gè)矩形架構(gòu)。該建筑物共5層，部分六層，每層三米高，全高16.2米，部分檐高19.2米承重墻為磚瓦結(jié)構(gòu)，由正常火磚(240毫米)搭建而成，窗子間的最大間隙及其他特殊尺寸均滿足技術(shù)要求。經(jīng)測試火磚間的灰泥強(qiáng)度無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，僅為M7.5級(一層二層)和M5級(其他層)。實(shí)際上磚瓦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度為MU10級。結(jié)構(gòu)柱建立在外墻墻角，其他橫墻及外墻的連接點(diǎn)，樓梯井的角落，門窗等大開口的兩面。每一層都設(shè)有環(huán)梁，其組合尺寸及環(huán)梁均為240*240mm2/4①12,結(jié)構(gòu)柱及環(huán)梁的壓縮強(qiáng)度都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。墻體每500毫米都有打一個(gè)2①6的結(jié)點(diǎn)。主架構(gòu)的最大移位公差為8.6毫米，樓層最大移位公差為5.2毫米環(huán)梁及結(jié)構(gòu)柱的損傷不是很明顯。但橫墻及墻與墻連接點(diǎn)的損傷嚴(yán)重影響了建筑物的抗震等級和可靠性。4地震評估當(dāng)我們對汶川地震損傷的建筑物進(jìn)行評估的時(shí)候，我們將遵循技術(shù)方針的條款要求，及地震后的建筑物加固([2008]132byMOHURD)，以及四川省地震評估及建筑物加固技術(shù)規(guī)范(DB51/D5059-2008)。綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑評估流程如下：通過周圍地面的上升和下降，而不是傾斜的上層建筑，因?yàn)槠涫軗p不嚴(yán)重(主架構(gòu)的最大移位公差8.6毫米)同時(shí)沒有開發(fā)的證據(jù)，所有這些表明上層建筑無嚴(yán)重的靜態(tài)損傷，能滿足地震評估的要求。主架構(gòu)體系，計(jì)劃及平面圖，樓層及主建筑的最大高度，最大層數(shù)，橫墻最大間隙，特殊尺寸(門窗開口墻體的最大寬度，)環(huán)梁及結(jié)構(gòu)柱的放置，附屬物與主架構(gòu)的緊固及連接等，都能滿足地震評估的要求。影響墻體及主架構(gòu)的抗震等級，可用的用于抗震等級評估的數(shù)條橫墻嚴(yán)重?cái)嗔?，墻體連接處松散無法滿足地震評估的要求。其他墻體的抗震能力評估能夠達(dá)到評估要求因?yàn)槠渖形磾嗔?。通過對上述項(xiàng)目的評估及DB51/D5059-2008，通過該建筑物在地震中的表現(xiàn)我們評估該建筑物綜合抗震能力無法達(dá)到抗震評估的要求。對比對綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑及其他建筑物的評估，地震評估的方法可以推斷出來。評估中，主架構(gòu)的綜合抗震能力應(yīng)該通過對墻體的承受能力及第一級地震評估結(jié)果來評價(jià)。主要的控制及地震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)均被評估；其在地震中的真實(shí)表現(xiàn)應(yīng)該也列入考慮范圍。實(shí)際上，上述評估準(zhǔn)則符合技術(shù)規(guī)范DB51/D5059-2008。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文在建筑物抗震等級的評估中，墻體承受能力的判定是該過程的最主要步驟。墻體承受能力可以由其在地震中的表現(xiàn)及受損級別來決定。當(dāng)我們在墻體上發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的斷裂(大型的裂口)可以認(rèn)為墻體的承受能力已經(jīng)基本全部喪失且無任何抗震能力。但是損傷較小墻體的抗震能力取決于他們的受損程度，及磚瓦灰泥的強(qiáng)度，等等第一等級地震評估項(xiàng)目可簡單累加或者與標(biāo)準(zhǔn)對照。5可靠性評估以地震損傷及抗震能力評估結(jié)果為依據(jù)，建筑物的可靠性評估參照土木建筑可靠性評估準(zhǔn)則(GB50292-1999)來進(jìn)行?？紤]到受損特性，磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的可靠性評估主要通過地震效應(yīng)對其安全及可用性的影響來進(jìn)行。例如，墻體的安全性評估主要通過其斷裂等級及連接處的受損程度來進(jìn)行。但是主架構(gòu)的評估是一個(gè)宏觀上的評估，受損級別，受損位置，抗震設(shè)計(jì)觀念，主架構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)等，均會(huì)列于評估考慮范圍內(nèi)。評估理念可通過綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑的評估流程來說明如下：建筑物分為三個(gè)等級，主系統(tǒng)，子系統(tǒng)及評估系統(tǒng)。考慮到其沒有嚴(yán)重的靜態(tài)損傷，但是有些輕微位移，建筑物地基(子系統(tǒng))安全評估降級為Bu級，TOC\o"1-5"\h\z可用性降級為B級，可靠性降級為B級。 U因?yàn)榈孛婕耙粯菈w由于嚴(yán)重的斷裂導(dǎo)致的可憐的承受能力表現(xiàn)，安全評估降級為C級，但是絕大部分上層墻體安全評估降級為B級，上層建筑(子系統(tǒng))的安全評估降級為C級，可用性降級為C級(受損對可用性影響非常明顯)可靠性降級為c級。 u s附屬架構(gòu)(子系統(tǒng))的安全評估降級為B級，可用性降級為B級，可靠性降級為B級，因?yàn)闃翘菥捌渌綄俳Y(jié)構(gòu)的受損狀況。 U S通過對以上項(xiàng)目的評估及GB50292-1999，該建筑物的安全級別評估為D級。可用性C級可靠性W級，已經(jīng)考慮其在地震中的表現(xiàn)。該建筑的承載量及可用性已經(jīng)收到地震的嚴(yán)重影響，應(yīng)該立前加強(qiáng)。6修理及加固技術(shù)可加固指數(shù)必須在設(shè)計(jì)前進(jìn)行評估：因?yàn)閴w的嚴(yán)重?cái)嗔焉踔恋顾?，及不是很高質(zhì)量的設(shè)計(jì)建造，嚴(yán)重受損的建筑物幾乎沒有什么加固價(jià)值；但是可以加固那些中等損失的建筑物，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)經(jīng)歷了汶川大地震(甚至超越了)“地震不倒”的要求。當(dāng)加固一個(gè)地震中受損的建筑物時(shí)，各部分必須分開進(jìn)行修理或加固，按照它們的承受能力，同時(shí)應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)條件及外觀。遵循公平對待維修的準(zhǔn)則，加固及長期維護(hù)，加固必須從根本上改善其評估中的表現(xiàn)，因?yàn)樵撛u估是考慮了受損原因的檢查結(jié)果。綿竹市劍南村針織廠商業(yè)建筑的建議如下：該建筑可加固指數(shù)很高，因?yàn)槠浣?jīng)歷了汶川大地震并且因?yàn)槠渲鹘ㄖC合抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)做到了“地震不倒”的要求。嚴(yán)重受損的墻體重建，比如說樓梯間最下兩層的縱向墻體。對嚴(yán)重受損(或者大裂痕的墻體)的墻體可以在兩面使用石膏或者混凝土的磚瓦結(jié)構(gòu)來加固，在斷裂處用聚合灰泥來修理。對那些可以滿足安全性但不能滿足使用性的部分來說，只選擇性的重做墻面或者灌注裂縫即可。在預(yù)制混凝板上再加一層50毫米厚的混凝面或者在板下增加一鋼筋固定，來加強(qiáng)其整板能力。從以上建議可以推斷主架構(gòu)及材料強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)測量體現(xiàn)在其對抗震能力及可靠性的影響上，磚瓦結(jié)構(gòu)的加固應(yīng)該從兩方面入手，綿竹市的磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物都使用預(yù)制混凝板，這個(gè)對其整體性非常有害，可以用增加一層50毫米厚的混凝板或其下增加鋼筋來改善。對不同的承受能力的不同部分需要分別采用不同的加固方式，對輕微損傷的部分可以簡單修復(fù)，對嚴(yán)重?fù)p傷的部分要使用兩面增加石膏或者混凝土的方法來修復(fù)。下面方式可以二選一，能量消耗或隔震技術(shù)。7總結(jié)及建議對于地震襲擊地域的建筑物的抗震能力評估和可靠性評估，其最大的不同就是采用不同的評估標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槭軗p建筑數(shù)量大，建造時(shí)間差異大以及其所有權(quán)屬不同，所以應(yīng)該允許通過其原始的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來評估建陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文筑物，也無害于公共安全。對于地震襲擊地域的建筑物的抗震能力評估和可靠性評估，另外一個(gè)不同就是后者必須將地震損害的影響列入考慮范圍之內(nèi)，主要包括：地震損失檢查及分析，安全檢查，地震評估及可靠性評估。地震對磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物的損傷主要體現(xiàn)在墻體的裂縫上：窗下或窗子(外縱向)之間墻體的X形斷裂，包括沿著門窗開口角落的裂縫，包括承重橫墻及內(nèi)縱墻的X形斷裂，還有一些水平或垂直裂縫。絕大部分集中在建筑物下面的兩到三層，地震對建筑物的損傷從上到下逐漸加重。新設(shè)計(jì)建造的建筑物因?yàn)槠渲骷軜?gòu)的綜合抗震設(shè)計(jì)，表現(xiàn)較好。安全檢查應(yīng)出自主架構(gòu)，連接方式，及材料強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)特征。地震對檢查項(xiàng)目造成的影響也要列入分析范圍內(nèi)。主架構(gòu)綜合抗震能力評估需按照其墻體的承受能力及第一級抗震能力評估結(jié)果來進(jìn)行。墻體的抗震承受能力主要取決于其在地震中的受損等級來評估?？煽啃栽u估需參照地震對其安全性和可靠性造成的影響來評估。可加固指數(shù)應(yīng)該在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行評價(jià)，設(shè)計(jì)前應(yīng)該評價(jià)加固量：中等損失的建筑物有很高的加固價(jià)值，但是嚴(yán)重?fù)p傷的就沒有了。對一個(gè)建筑物的好的加固設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)不同部分之間不同的承受能力采用不同的加固或修理方式。必須同樣重視維修，加固和長期維護(hù)，從根本上改善在抗震能力評估及可靠性評估中的弱勢項(xiàng)目。對于磚瓦結(jié)構(gòu)建筑物，我們建議從主架構(gòu)及材料強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)量化開始，將需要修復(fù)的和需要加固的分開處理。磚瓦混合結(jié)構(gòu)的建筑物在汶川地震中蒙受了巨大的損失，幾乎毀滅，也暴露出了大量的抗震缺陷。但是，像這樣