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房屋倒塌

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房屋倒塌

房屋倒塌范文第1篇

关键词:钢筋混凝土框架;教学楼;抗连续性倒塌

中图分类号:TU378

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2013)06-0120-03

1 引言

汶川地震中,砌体结构的大量倒塌使得其成为谴责的焦点,但根据对都江堰市在汶川地震中学校建筑结构震害的统计,框架结构和砌体结构的损失程度没有明显差别,可见框架结构抗震性能存在的问题同样不可忽视。抗倒塌设计对于保护人民的生命安全有重要意义,抗倒塌设计已经纳入了新版《混凝土结构设计规范》。

建筑物遭遇强震发生连续性倒塌是造成人员伤亡的主要原因。连续性倒塌指“初始的局部单元破坏向其他单元扩展,最终导致结构整体性的或大范围区域的倒塌”。自1968年伦敦Ronan Point公寓发生局部连续性倒塌首次被关注,再到1995年美国俄克拉荷马州政府大楼遭遇汽车炸弹袭击以及2001年美国世贸中心遭遇恐怖袭击产生连续性倒塌,关于结构抗连续性倒塌能力的研究颇多,产生了一系列结构抗连续性倒塌的设计方法。

早期的研究偏重于概念设计,主要通过加强结构的整体性、延性、冗余度和构造措施未挺高结构抗连续性倒塌能力,这依赖于设计人员的经验和结构素养。随之产生了拉结力设计法,其要求构件和连接满足最低的拉结强度要求,以保证结构的整体性和备用传力路径及传递能力。Breen认为,相对于仅关注荷载强度,更应通过强化结构体系内部系杆的拉结作用提高结构整体性。目前最为准确的抗连续性倒塌方法当属拆除构件设计法,通过拆除结构中部分构件,模拟结构初始损伤对剩余构件的影响,以判断结构是否发生连续性倒塌,本文在后文中借鉴了此方法。三种方法设计准确性和可靠度依次提高,伴随的是计算量的大幅增加。

以上三种方法中前二者均从结构整体层面来把握设计,仅拆除构件法反映出局部构件对于整体结构的影响。本文针对教学楼中框架结构这一重要的结构形式,从拆除构件法出发,着眼于局部,指出框架教学楼中底层柱特别是离外廊较远的一排框架柱是结构的关键构件同时又是结构的易损构件,而关键构件与易损构件的重合导致结构发生倒塌,亦即大量框架教学楼倒塌的重要原因。

2 我国混凝土框架结构房屋的震害情况

总结历次地震中钢筋混凝土框架结构房屋的震害,主要有四个特点:

2.1 “强柱弱梁”没有实现。塑性铰形成于柱端,而不是在梁端。在图1、图2、图3、图4中都可见;

2.2 部分房屋因为开窗面积大,窗间墙很短或者没有,产生短柱效应,如图2所示;

2.3 框架结构房屋破坏顺序是从下至上,先是底层破坏,再往上发展。如台湾云林口国小(图1)在集集地震中底层最先因为柱失效倒塌

2.4 在纵向上有的框架结构房屋出现“叠饼式”破坏(图1),在横向上有向背靠外廊方向“叠饼式”(图3)和整体倾覆(图4)。

3 关键构件与易损构件

关键构件是结构中一旦失效就会引起不相称破坏的构件。关键构件处在传力路径上的关键环节,一旦失效后就会引起传力路径中断,引起连续性坍塌。关键性构件的辨别可以通过商用结构计算软件,依次抽除构件后,经计算分析结构损伤程度来进行,对简单的结构也可根据经验未判断。易损构件是在所有可预期地震载荷作用下结构中最先开始破坏并失去承载力的构件。对结构用商用计算软件计算分析即可得到结构的易损构件。

而假使结构中某个关键构件同时又是结构的易损构件,那么在地震载荷下,此构件极易破坏失效,引起不相称破坏的连续性倒塌。可表示成如下式子:

关键构件=易损构件结构倒塌

4 对钢筋混凝土框架结构房屋倒塌分析

4.1 钢筋混凝土框架房屋的易损构件

历次地震中,“强柱弱梁”破坏机制没有实现,大量出现的柱铰机构是框架结构整体失稳倒塌的重要原因。文献对汶川地震灾区某典型框架结构建立三种有限元模型进行分析:1)一般的纯框架模型;2)带楼板框架模型3)精细的带楼板一填充墙框架模型,分析结果说明现浇楼板对框架梁的加强作用明显,不可忽略,按照规范设计的框架无法保证“强柱弱梁”的抗震设计目标的实现。文献中论述填充墙和框架梁的共同作用形成近似于墙梁的构件,使得梁的刚度大大增加。如文献中教学楼局部纵向框架二楼的窗下墙与框架梁共同作用(图8),使得梁的刚度远大于柱的刚度,从而使原设计的强柱弱梁(梁铰机构)体系变位强梁弱柱(柱铰机构)体系。文献在进行完框架梁与上部墙体的墙梁的抗震试验后,在理论分析中认为这种组合墙梁抗弯刚度远大于底层可框架柱,可以将其视为抗弯刚度无限大的刚梁。可见现浇楼板与填充墙都严重影响结构产生“强柱弱梁”。框架柱在侧向力作用下剪力均布、弯矩两端最大,在柱端形成复杂受力状态,而在柱顶不合理地留设施工缝也会对柱端形成塑性铰带来不利影响。剪切型破坏的框架结构变形集中在底层,底层柱更容易失效。

在横向地震下,考虑到跨度相差悬殊的两跨框架,可以将外廊一侧两排较近的柱视做具有冗余度的柱系,横向地震作用产生的倾覆力矩作用于框架将在两排柱上产生往复的拉压力,或者是直接竖向的地震力,外廊一侧的冗余柱系能共同工作,离外廊较远的一排柱更为易损。

可见,框架结构柱特别是底层柱是结构的最易损构件,在纵向地震作用下离外廊较远的一排柱有更不利影响。

4.2 钢筋混凝土框架房屋的关键构件

以某框架结构教学楼为例,在纵向地震作用下,某根框架柱失效,由于梁的悬链线效应和板的张力效应,相邻的柱将承载更大的载荷,引起连续性倒塌(图1),框架柱是结构的关键构件。

为了说明在横向方向上底层各个框架柱失效给结构带来的影响,本文取四层框架教学楼中取横向一榀框架为研究对象,对底层三根框架柱依次抽除进行分析。框架教学楼模型外廊宽2m,教室宽7.5m,层高都取3.6m,柱距3m。假设框架柱都固支于地面。混凝土板厚100mm,楼面活载标准值为2kN/m2。柱截面为400x400,配筋为8φ20,梁截面为250x500。分析后得弯矩图(图7)。

由于框架底层在地震作用下最容易失效,限于篇幅,本文将底层梁柱的内力设计值列表如表1、表2(梁柱编号见图6)。

可以得以下结论:

1)由图10,去除A柱后,整个框架的内力状态不发生明显改变;去除C柱后,右边一跨形成大跨度悬臂构件整个结构大部分截面内力增加数倍;去除B柱后由于支撑框架的两柱跨度增大,截面弯矩增加,变化幅度介于两者之间,但远小于抽除C柱的情况。

2)在去除C柱后,底层梁柱截面内力远超承载能力。如B梁,左截面抗弯承载能力设计值为228.9kN·m,右截面为184.7kN·m,而其内力设计值达到473.4kN·m和214.9kN·m。

3)去除C柱后,整个结构的重力合力作用点在A柱B柱之外,分析结果为A柱一排的各层框架柱轴力为拉力,B柱一排的各层框架柱轴力为压力。A柱轴拉力为1113.4kN,B柱轴压力为2035.8kN,而原模型A柱轴压力为122.3kN,B柱轴压力为447kN。

4.3 关键构件与易损构件重合引起教学楼倒塌

框架结构教学楼中柱尤其是底层柱是结构的易损构件同时又是结构的关键构件,在横向地震作用下离外廊较远一侧的柱更是有不利影响,关键构件与易损构件重合导致结构连续性倒塌。在纵向、横向地震作用下的教学楼倒塌各有其特点,但重要原因就是教学楼中的关键构件与易损构件重合。

5 意见与建议

本文基于使关键构件不与易损构件重合的原则,提出两种抗倒塌设计的解决方案:1).增加关键构件的强度富余,使关件构件不是易损构件,如增加框架柱截面、配筋面积、提高材料强度,使用短肢剪力墙或者使用在框架中使用斜撑等。其中设置钢斜撑能使其先于混凝土框架耗能失效,使整个结构具有多道防线。在日本,混凝土框架房屋采用钢斜撑耗能抗震已有实际应用;2).加强易损构件的冗余,使结构易损构件不是关键构件,即易损构件失效时,有替代的传力路径。比如钢筋混凝土结构教学楼,可以使用内廊式教学楼,或者如图8采用“双外廊”避免内廊式带来的采光通风问题。还可以使用如图9布置的框架体系,具有较好的冗余度。

房屋倒塌范文第2篇

关键词:砌体结构;震害情况;抗震构造;措施

砌体结构是由黏土砖、混凝土砌块等砌成的结构,是我国广泛应用的结构形式之一,大量的低层、多层、中高层建筑房屋的基础、内外墙、柱等均可用砖砌体或砌块砌体结构建造,过梁、屋益、地沟等构件也可用砌体结构建造。由于砌体是一种脆性材科,其抗拉、抗剪、抗弯强度均较低,因而砌体房屋的抗震性能相对较差。在国内外历次强烈地震中,砌体结构的破坏率相当高。

一、砌体结构房屋震害情况

砌体结构房屋抗震性能相对较差,在国内外历次强震中破坏率很高。砌体结构房屋的受震破坏大致有如下震害现象。

1、房屋倒塌当房屋墙体特别是底层墙体整体抗震强度不足时,易造成房屋整体倒塌;当房屋局部或上层墙体抗震强度不足时,易发生局部倒塌;当个别部件构件连接强度不足时,易造成局部倒塌。

2、墙体开裂、破坏墙体裂缝形式主要是水平裂缝、斜裂缝、交叉裂缝和坚向裂缝。墙体出现斜裂缝的主要原因是抗剪强度不足。高宽比较小的墙片易出现斜裂缝,高宽比较大的窗间墙易出现水平偏斜裂缝;当墙片平面外受弯时,易出现水平裂缝;当纵横墙交接处连接不好时,易出现竖向裂缝。

3、墙角破坏墙角为纵横墙的交汇点,地震作用下其应力状态复杂,因而其破坏形态多种多样,有受剪斜裂缝、受压竖向裂缝、块材被压碎或墙角脱落。

4、纵横墙连接破坏一般是因为施工时纵横墙没有很好地咬槎,连接差,加之地震时两个方向的地震作用使连接处受力复杂,应力集中,这种破坏将导致整片纵墙外闪甚至倒塌。

5、楼梯间破坏主要是墙体破坏,而楼梯本身很少破坏。这是因为楼梯在水平方向刚度大,不易破坏,而墙体在高度方向缺乏有力支撑,空间刚度差,且高厚比较大,稳定性差,容易造成破坏。

6、楼盖与屋盖破坏主要是由于楼板支承长度不足,引起局部倒塌,或是其下部的支承墙体破坏倒塌,引起楼、屋盖倒塌。

7、附属构件的破坏主要是由于这些构件与建筑物本身连接较差等原因,在地震时造成大量破坏。如突出屋面的小烟囱、女儿墙、门脸或附墙烟囱的倒塌,隔墙等非结构构件、室内外装饰等开裂、倒塌。

在多层砌体结构房屋的震害中,有相当大的部分是因为构造不合理或不符合抗震要求而造成的,震害检测表明,未经合理抗震设计的多层砌体结构房屋,抗震性能较差,在历次地震中多层砌体结构房屋的破坏率都较高,随地震烈度的增加,破坏也越严重,特别是在强烈地震下极易倒塌。

因此,防倒塌是多层砌体结构房屋抗震设计的重要问题。多层砌体结构房屋的抗倒塌,主要是通过抗震构造措施以提高房屋的变形能力来保证的。因此,必须做好多层砌体结构房屋的抗震构造设计。

二、多层砖房构造措施

1、构造柱

设置钢筋混凝土构造柱可以明显改善多层砌体结构房屋的抗震性能,可使砌体的抗剪强度提高10%~30%,提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关;由于构造柱对砌体的约束作用,从而可提高其变形能力;设置在震害较重、连接构造比较薄弱和易于应力集中部位的构造柱可起到减轻震害的作用。对外廊式和单面走廊式的多层房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按相关要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。教学楼、医院等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按要求设置构造柱。

2、圈梁

圈梁对房屋抗震有重要的作用,且是多层砌体结构房屋的一种经济有效的抗震措施。由于圈梁的约束作用,减小了预制板散开以及墙体出平面倒塌的危险性,使纵、横墙能保持为一个整体的箱形结构,充分发挥各片墙体的平面内抗剪强度,有效抵御来自任何方向的水平地震作用。圈梁作为楼盖的边缘构件,提高了楼盖的水平刚度,同时箍住楼(屋)盖,增强楼益的整体性;可以限制墙体斜裂缝的开展和延伸,使墙体裂缝仅在两道圈梁之间的墙段内发生,墙体抗剪强度得以充分发挥,同时提高了墙体的稳定性,圈梁还可以减轻地震时地基不均匀沉陷对房屋的影响及减轻和防止地震时的地表裂隙将房屋撕裂。

3、楼(屋)盏结构及其连接

现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度,不应小于120mm。装配式钢筋混凝上楼板或屋面板,当圈梁未设在板的同一标高时,板端伸进外墙的长度不应小于120 mm,伸进内墙的长度不应小于100 mm,在梁上不应小于80mm;当板的跨度大于4.8m并与外墙平行时,靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁拉结;楼(屋)盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙、柱(包括构造柱)或圈梁可取连接,梁与砖柱的连接不应削弱柱截面,各层独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。

横墙较少的多层黏土砖、多孔砖住宅楼的总高度和层数接近或达到规定限值时,应采取加强措施。同一结构单元的楼(屋)面板应设置在同一标高处;房屋的底层和顶层在窗台板处宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带,其厚度不小于60mm,宽度不小于240 mm,纵向钢筋不少于3Φ6。7度时或长度大于7.2m的大房间及8度和9度时外墙转角及内外墙交接处,应沿墙高每隔500mm配置2Φ6拉结钢筋,并每边伸人墙内不宜小于1m。门窗洞处不应采用无筋砖过粱;过梁支承长度,6~8度时不应小于240 mm,9度时不应小于360 mm。预制阳台应与圈梁和楼板的现浇板带可靠取连接。

三、多层砌块结构房屋的抗震构造措施

混凝土小型空心砌块房屋,应按要求设置钢筋混凝土芯柱,对医院、教学楼等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层效,按要求设置芯柱。小砌块房屋的芯柱应符合:混凝土小型空心砌块房屋芯柱截面不宜小于120mm×120 mm,芯柱混凝土强度等级不应低于C20;芯柱竖向钢筋应贯通墙身且与圈梁连接;插筋不应小于1Φ12,7度时,超过5层,8度时超过4层和9度时,插筋不应小于1Φ14;芯柱应伸入室外地面下500mm或锚入浅于500mm的基础圈梁内;为提高墙体抗震承载力而设置的芯柱,宜在墙体内均匀布置,最大净距不宜大于2.0 m。小砌块房屋均应设置现浇钢筋混凝土圈梁,圈梁宽度不应小于190 mm,配筋不应少于4Φ12,箍筋间距不应大于200 mm。小砌块房屋墙体交接处或芯柱与墙体连接处应设置拉结钢筋网片,网片可采用Φ4钢筋点焊而成,沿墙高每隔600 mm设置,每边伸入墙内不宜小于1m。

小砌块房屋的层数,6度7层、7度时超过5层和8度时4层及以上时,在底层和顶层的窗台标高处沿纵横墙应设置通长的水平现挠钢筋混凝土带,其厚度不小于60 mm,纵筋不少于2Φ10,并应分布拉结钢筋,其混凝土强度等级不应低于C20。

因此,采取合理可靠的抗震构造措施对于多层砌块结构房屋是非常必要的。抗震构造措施可以加强砌体结构的整体性,提高变形能力,特别是对于防止结构在大震时倒塌具有重要作用。

参考文献

房屋倒塌范文第3篇

关键词:结构设计 砖柱 厂房

1.地震震害及其特点:

地震震害表明:6、7度区单层砖柱厂房破坏较轻,少数砖柱出现弯曲水平裂缝:8度区出现倒塌或局部倒塌,主体结构产生破坏;9度区厂房出现较为严重的破坏,倒塌率较大。

从震害特点看,砖柱是厂房的薄弱环节,外纵墙的砖柱在窗台高度或厂房底部产主水平裂缝,内纵墙的砖柱在底部产生水平裂缝,砖柱的破坏是厂肩倒塌的主要原因。山墙在地震时产生以水平裂缝为代表的平面外弯曲破坏,山墙外倾、檩条拔出,严重时山墙倒塌,端开间屋盖塌落。屋盖形式对厂房抗震性能有一定的影响,重屋盖厂房的震害普遍重子轻屋盖厂房,楞摊瓦和稀铺望板的瓦木屋盖,其纵向水平刚度和空间作用较差,地震时屋盖易产生倾斜。

2.适用范围及结构布置

2.1单跨和等高多跨的单层砖柱厂房,当无吊车且跨度和柱顶标高均不大时,地震破坏较轻。不等高厂房由于高振型的影响,变截面柱的上柱震害严重又不易修复,容易造成屋架塌落。因此规定砖柱厂房的适用范围为单跨或等高多跨且无桥式吊车的中小型厂房,6-8度时厂房的跨度不大子15m且柱顶标高下大于6.6m,9度时跨度不大于12m且柱顶标高不大于 4.5m。

2.2厂房的平立面应简单规则。平面宜为矩形,当平面为L、T形时,厂房阴角部位易产生震害,特别是平面刚度不对称,将产生应力集中。对于立面复杂的厂房,当屋面高低错落时,由于振动的不协调而发主碰撞,震害更为严重。

2.3当厂房体型复杂或有贴建的房屋(或构筑物)时,应设置防震缝将厂房与附属建筑分割成各自独立、体型简单的抗震单元,以避免地震时产主破坏。针对中小型厂房的特点,钢筋混凝上无檀屋盖的砖柱厂房应设置防震缝,而轻型屋盖的砖柱厂房可不设防震缝。防震缝处宜设置双柱或双墙,以保证结构的整体稳定性和刚度,防震缝的宽度应根据地震时最大弹塑性变形计算确定。一般可采用50~70mm。

3.结构体系

3.1地震时厂房破坏程度与屋盖类型有关,一般来说重型屋盖厂房震害重,轻型屋盖厂房震害轻,在高烈度区影响更为明显。因此要求6-8度时宜采用轻型屋盖,9度时应采用轻型屋盖。人之地震震害调查表明:6、7度时的单跨和等高多跨砖柱厂房基本完好或轻微破坏,8、9度时排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震设计规范》(G8Jll一89)规定:6、7度时可采用十字形截面的无筋砖柱,8度1、2类场地应采用组合砖柱,8度3、4类场地及9度时边柱宣采用组合砖柱,中柱直采用钢筋混凝土柱。经过地震震害分析发现:非抗震设计的单层砖柱厂房经过8度地震也有相当数量的厂房基本完好,所倒塌的厂肩大部份在设计和施工上也存在先天不足,因此正常设计正常施工和正常使用的无筋砖柱单层厂后,在8度区仍然具有一定的抗震能力。可见对8度区的单层砖柱厂房都配筋的要求是偏严的,在抗震规范的修订稿中将8度1、2类场地“应”采用组合砖往改为“宜”采用组合砖柱,允许设计人员根据不同情况对是否配筋有所选择。一般来说,当单层砖柱厂房符合砌体结构刚性方案条件,经抗震验算承载力满足要求时,可以采用无筋砖柱。

3.2对于单层砖柱厂房的纵向仍然要求具有足够的强度和刚度,单靠砖柱做为抗侧力构件是不够的,如果象钢筋混凝土柱厂房那样设置柱间支撑,会吸引相当大的地震剪力。使砖拄剪坏。为了增强厂房的纵向抗震承载力,在柱间砌筑与柱整体连接的纵向砖墙,以代替柱间支撑的作用,这是经济有效的方法。

3.3当厂房两端为非承重山墙时,山墙顶部与檩条或屋面板恨难连接,只能依靠屋架上弦与防风柱上端连接做为山墙顶部的支点,这不仅降低了房屋整体空间作用,对防止山墙的出平面破坏也不利,因此厂房两端均应设置承重山墙。

3.4 厂房的纵横向内隔墙宣做成抗震墙,其目的充分利用培体的功能,避免主体结构的破坏。当内隔墙不能做成抗震墙时,最好采用轻质隔墙,以避免墙体对柱及柱与屋架连接节点产生不利影响,如果采用非轻质隔墙,则应考虑隔墙对柱及其与屋架节点产生的附加剪力。

3.5 无窗架不应通至厂房单元的端开间,以免过份削弱屋盖的刚度。天窗架采用砖壁承重时,将产生严重的震害甚至倒塌,地震区应避免使用。

4 抗震承载力计算

房屋倒塌范文第4篇

四川省汶川县于2008发生了特大地震。灾区的房屋建筑主要有以下几种类型:村镇居民建筑、砖混结构钢筋混凝土框架结构。下面就各种类型的房屋建筑作震害分析。

农村居民建筑

灾区的大批民用建筑倒塌,损失惨重。民用建筑主要有一下几种建筑形式:木结构,砖木结构,普通1~2层的砖混结构。此次地震中,抗震性能最好的就是纯木结构,由于木结构为柔性建筑,其抗震性能好,即使在高烈度的地震条件下仍能基本完好,震害较轻。对于砖木结构,此类房屋结构形式主要是“薄墙加木屋顶”,主要可分为斗木屋架、硬山搁檁,有些墙体是由灰缝少的砌块砌筑而成,房屋四周没有构造柱,施工质量差而坏或倒塌,从而导致结构破坏,这种结构根本不能承受大震作用。对于1~2层普通砖混结构,此类房屋大多采用普通砖混结构,房屋上下设有钢筋混凝土圈梁,并且四角上设置有构造柱。这种房屋震害较小,有的房屋基本保持完好。

砖混结构

该类结构大部分经过正规的设计和施工,对于设计和施工都没有质量问题的房屋在地震中都能做到“大震不倒”。但实际上还是有不少砖混结构倒塌,震害严重。这是由于不少房屋没有设置圈梁和构造柱,或者预制板的施工不符合要求。砖混结构的主要在底层,底层的窗间墙、门窗洞口开裂严重,呈斜向裂缝和“X”形裂缝。墙体在地震作用下水平通缝特征明显,承重墙斜向裂缝“X”形裂缝较多。

1. 圈梁和构造柱的重要性

砌体材料本身是脆性材料,整体性很差,如果抗震措施没有做好,砌体结构是十分危险的,设置钢筋混凝土构造柱后,不仅可以提高墙体的抗剪能力,还可以明显提高结构的极限变形能力;圈梁可加强墙体间的连接以及墙体与楼盖间的连接,与构造柱一起,增强了房屋的整体性和空间刚度,还可以约束墙体,限制裂缝的开展,提高墙体的稳定性,减轻地基不均匀沉降的影响。但是在灾区仍存在很多不设构造梁、柱的砖混结构,大震作用下,出现整体倒塌,砖墙外墙角部无构造柱局部倒塌。而严格按照规范要求设置圈梁和构造柱,在本次大震作用下,虽然结构严重受损,但是墙体的裂缝被限制在构造柱圈梁所围成的钢筋混凝土网格内并没有倒塌。

2. 预制板

在重灾区可以看到以下现象:房屋的一边墙飞了,好几层的现浇板贴在一起;预制板则在有墙的一边挂着。根本就无法救人。主要原因在于墙,墙在板在,墙飞板就悬着。墙体作为第一道防线应该有足够的承载力和稳定性,而作为第二道防线,预制板的整体性加强咎能够拉住墙体,防止墙体的倒塌,二者是相互关联的。但是在灾区可以发现,预制板拉开的板缝用建筑垃圾填塞,为了施工方便,将板端的“胡子箍”剪断或折起,并且钢筋的直径或数量不够,根本不能实现端部拉结[2]。总之出现这种现象的根本原因在于:1)墙体自身的承载力不够;2)墙体的构造不符合要求;3)预制-装配式楼盖没有做好连接和拼装构造,整体性较差;4)采用冷加工钢筋的预制板延性差或者制作质量没有保证。

3. 底层框架上部砖房

该类建筑头重脚轻,上部墙体无法落地,形成所谓的“鸡腿”结构,上下刚度突变,对于抗震十分不利。底柱软弱是引起倾倒、倒塌的根本原因。由于建筑形式是不对称的,受到扭转的作用,破坏较严重。地震后底框的表现形式各有不同,取决于底层框架刚度降低是否在允许范围内;还取决于钢筋是否合理,使底框有足够的抗剪能力和位移能力。有些底框柱头被压碎、钢筋屈曲,甚至倒塌,上部结构整体下坐;有些底层柱出现塑性铰,上部结构结构虽然完好,但由于倾斜严重,仍不能使用。

钢筋混凝土框架结构

在这次地震中,框架结构房屋震害较轻。下面从填充墙、楼梯、梁柱的破坏情况对框架结构房屋的破坏情况做具体分析。

1. 填充墙

框架结构房屋的主要破坏就是填充墙的破坏,墙体中部大多出现“X”形裂缝或“八”字形裂缝。灾区的填充墙大多用空心砖或空心砌块砌筑的,少数采用多孔砖砌筑,砌筑质量以及与框架梁柱之间的拉接措施决定了填充墙的砌筑程度。部分填充墙与框架柱无拉接或拉接失效,致使填充墙外闪或或局部倒塌。由于框架变形属剪切型,下部层间位移大,填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。

2. 楼梯

地震发生时,楼梯作为逃生通道应该有足够的强度,能够起到疏散人群的作用,但在灾区可以发现很多楼梯有严重的破坏:大部分楼梯踏步板在1/3~1/2的颇为发生破坏;梯板在负筋截面处普遍破坏甚至断裂;梯梁破坏严重甚至倒塌;梯板的支撑作用引起框架结构的破坏;楼梯间墙体的倒塌。这些破坏现象表明楼梯与主体结构共同工作,充当着支撑角色,承受了地震产生较大的拉应力,致使梯板发生断裂破坏,梯梁发生剪切破坏。

3. 梁、柱

“强柱弱梁”是框架柱抗震设计的原则之一,但在目前的工程中,梁的跨度越来越大,梁尺寸加大,梁端负筋配筋量大,实配钢筋一般也大于计算配筋,再加上楼板的约束作用提高了梁的实际承载力。此次地震中设计期望发生的“梁铰”基本没有出现,而柱端和节点的破坏严重,反而是出现“强梁弱柱”的现象。框架梁、柱的主要破坏特点是:(1)节点破坏严重,基本形成柱上下端成铰破坏,梁端(出个别梁外)大部分未破坏,呈强梁弱柱破坏形式;(2)框架大都是柱节点破坏,造成倾斜倒塌,杆件破坏往往出现在倒塌过程中,未达到强节点弱杆件抗震目标等。

结 论

本文主要阐述了汶川地震房屋建筑的震害情况,从农村民用建筑、砖混结构、钢筋混凝土框架结构三种结构类型进行分析,经比较发现,经过正规设计的框架结构在这次地震中房屋震害较轻。

房屋倒塌范文第5篇

关键词:抗震 加强 砖柱厂房

中图分类号:TU591 文献标识码:A

前言 单层砖柱厂房具有选价低廉、构造简单、施工方便等优点,在中小型工业厂肩中得到广泛应用。砖柱厂房是以砖柱(墙)做为承重和抗侧力构件,由于材料的脆性性质,其抗震性能比钢筋混凝土柱厂房差;由于砖往厂房内部空旷、横墙问距大,地震时的抗倒塌能力不如砌体结构的民用建筑。因此根据砖柱厂房的震害特点,找出杭震的薄弱环节,提出相应的抗震措施,提高其抗震能力是必要的。

由于砌体材料的脆性,这种结构抗塑性变形能力差,抗震能力不足,遇到强震时破坏严重,造成极大的经济损失和人员伤亡。因此在多层砖房的设计施工中,必须严格按照国家抗震规范的要求,采取各种防范措施,尽量减轻地震灾害,减少损失

地震震害及其特点:

1、地震震害表明:6、7度区单层砖柱厂房破坏较轻,少数砖柱出现弯曲水平裂缝:8度区出现倒塌或局部倒塌,主体结构产生破坏;9度区厂房出现较为严重的破坏,倒塌率较大。 2、从震害特点看,砖柱是厂房的薄弱环节,外纵墙的砖柱在窗台高度或厂房底部产主水平裂缝,内纵墙的砖柱在底部产生水平裂缝,砖柱的破坏是厂肩倒塌的主要原因。山墙在地震时产生以水平裂缝为代表的平面外弯曲破坏,山墙外倾、檩条拔出,严重时山墙倒塌,端开间屋盖塌落。屋盖形式对厂房抗震性能有一定的影响,重屋盖厂房的震害普遍重子轻屋盖厂房,楞摊瓦和稀铺望板的瓦木屋盖,其纵向水平刚度和空间作用较差,地震时屋盖易产生倾斜。

二、适用范围及结构布置

1、单跨和等高多跨的单层砖柱厂房,当无吊车且跨度和柱顶标高均不大时,地震破坏较轻。不等高厂房由于高振型的影响,变截面柱的上柱震害严重又不易修复,容易造成屋架塌落。因此规定砖柱厂房的适用范围为单跨或等高多跨且无桥式吊车的中小型厂房,6-8度时厂房的跨度不大子15m且柱顶标高下大于6.6m,9度时跨度不大于12m且柱顶标高不大于 4.5m。

2、厂房的平立面应简单规则。平面宜为矩形,当平面为L、T形时,厂房阴角部位易产生震害,特别是平面刚度不对称,将产生应力集中。对于立面复杂的厂房,当屋面高低错落时,由于振动的不协调而发主碰撞,震害更为严重。 3、当厂房体型复杂或有贴建的房屋(或构筑物)时,应设置防震缝将厂房与附属建筑分割成各自独立、体型简单的抗震单元,以避免地震时产主破坏。针对中小型厂房的特点,钢筋混凝上无檀屋盖的砖柱厂房应设置防震缝,而轻型屋盖的砖柱厂房可不设防震缝。防震缝处宜设置双柱或双墙,以保证结构的整体稳定性和刚度,防震缝的宽度应根据地震时最大弹塑性变形计算确定。一般可采用50~70mm。

三、结构体系

1、抗震规范规定,对于单层砖柱厂房,6~8度是宜采用轻型屋盖,9度时也可采用轻型屋盖但要加强单层厂房屋盖构件间的连接,对于保证厂房的屋盖的整体型和纵向型向地震力的传递,及其有效。为此抗震规范对无檩屋盖构件的连接提出下列要求:大型屋面板应与屋架焊牢;采取措施将垂直屋架方向两侧相邻大型屋面板的顶面彼此焊接。为使有檩屋盖具有一定的抗震能力,抗震规范对于有檩屋盖构件连接提出下列要求:檩条与屋架焊牢并有足够的支撑强度;采用双脊檩是,每对檩条应在1/3出相互连接;檩条上的槽瓦、瓦楞铁、石棉瓦等应与檩条拉结。

2、对于单层柱厂房的纵向仍然要求具有足够的强度和刚度,单靠砖柱作为抗震构件是不够的。为了加强厂房的纵向抗震力,在柱间砌筑与柱整体连接的纵向砖墙,以代表砖柱间支撑的作用,这是经济有效的方法。

3、当厂房两端为非承重墙时,山墙顶部与檩条或屋面板很难连接,只能依靠屋架上弦与防风柱上端连接座位山墙顶部的支点,这不禁降低了房屋整体空间作用,对防止山墙的平面破坏也不利,为此,厂房两端均应设置承重山墙。

4、厂房内的内墙应做成抗震墙,其目的是充分利用墙体的功能,避免主体结构的破坏。当内隔墙不能做成抗震墙时,最后采用轻型隔墙,以避免墙体对柱以及柱与屋架连接节点产生不利影响。若采用轻型隔墙,应考虑隔墙及其与屋架节点产生的附加剪力。

四、增加抗震的措施

1、单层砖柱厂房采用钢筋砼屋架时的抗震构造措施可参照钢筋砼厂房有关规定。采用瓦木屋盖时,设有满铺塑板的抗震能力不无望板强的多,望板能起到组织屋架倾斜的作用。地震震害表明,未设上弦及下弦的水平支撑的瓦楞铁屋盖,屋架产生倾斜甚至倒塌的较多。因此,要有足够的屋盖支撑系统,保证屋盖沿纵向有足够的刚度和稳定,以满足抗震的要求。

2、圈梁对增强厂房的整体性起到了重要的作用,但预制圈梁抗震性能差,地震时在连接处容易拉断,因此要求圈梁应现浇且在厂房柱顶标高处沿房屋外墙每隔3-4m增设圈梁一道,这样就可提高墙的抗震性能,并能够限制地震时墙体的开展。减轻墙体的破坏。当地基土质为粘性土、液化土等土质比较松软是,这样地震时易出现裂缝,导致墙体撕裂,增加危险,因此基础顶面应设置圈梁,以此减轻地震造成的危害。有时圈梁兼做过量时,圈梁的配筋除满足抗震构造要求外,还应根据实际情况计算确定。采用钢筋混凝土顶板时的砖柱厂房,地震时在无盖处圈梁下一至四层的砖墙上出现水平裂缝,因此8、9度时,在墙顶沿墙长每个1m左右埋设一根φ8竖向钢筋,并插入顶部圈梁内增加抗震力。

3、 地震中屋面板与砖和柱连接不牢,柱头产生破坏甚至屋面板脱落的震害时较多的。为了加强屋面板与砖柱的连接,柱顶垫块与圈梁,屋面板与垫块与满街采用螺栓连接或焊接。当垫块厚度或配筋较小时,预埋件的锚固不能达到要求,不能起到抗震作用,因此垫块厚度不应小于240mm并配置两层直径不小于8mm间距不小于100的钢筋网。烈度较高时屋面板的承受的地震作用大,与整体现浇的圈梁受到较大的扭矩,此时垫块两侧各500mm范围内圈梁箍筋要加密,其间距不应小于100mm

4、山墙是砖柱厂房中抗震比较薄弱部分,地震来临时会向外倾斜局部倒塌甚至全部倒塌,究其主要原因是山墙顶部不屋面板系统连接不牢固,因此应在山墙顶部设置钢筋混凝土卧梁,通过窝梁内的预埋件鱼屋盖构件连接。当山墙比较高时,横向地震作用下,墙体内平面弯曲应力时墙体产生水平裂缝,墙体内的剪力使墙体产生交叉裂缝;在纵向地震作用下,山墙墙体产生平面外倾倒,若在山墙壁柱中配筋,可以防止以上震害的发生壁柱的截面配镜不应小于排架柱,并应通道强顶或卧梁、屋面板构件连接。为了防止山墙和横墙的剪切破坏,对其开洞应有所限制,开洞水平面积不应超过总截面面积的50%,8、9度烈度时在山墙和横墙两端均设置构造柱,9度时在洞口两侧增加构造柱。