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文档简介
对汶川地震中受损的砖瓦结构建筑物的安全评估及加技术的研究马英易永生周树春朱岳兴蒋启刚1) 中国矿业大学建筑及土木工程学院毕业生2) 中国徐州建筑设计研究院有限公司总经理3) 中国矿业大学建筑及土木工程学院副教授4)中国徐州建筑工程测试中心主任5)中国徐州建筑工程测试中心首席工程师Maying410782@163.com,sczhou@,yys7699@163.com,xjcjqg@163.com[摘要]:本文将参照对绵竹的砖瓦结构建筑物的评估,总结分析其地震伤害,来研究安全检查方法,地震等级评估流程;同时,加固技术也在讨论范围之内。绝大部分地震造成的砖瓦结构建筑物的损伤都体现为墙体的断裂:最常见的墙体断裂是窗子下面或窗子(外纵向)之间的X形断裂及门窗开口角落的斜向X形断裂,以及承重横墙及内纵墙体的斜向X形断裂,也有部分水平或垂直断裂。考虑到地震等级及可靠性的评估需求,检查主要从对大量建筑的结构措施着手。建筑物抗震能力及可靠性综合评估参照第一等级的评估结果,即其在地震中的表现和加固水准的表现。加固建筑物在地震中的损伤分为修复后的或者根据其承载能力加固之后的;同时经济条件及外观也在考虑范围之内。我们所做的可作为地震及可靠性评估或者加固设计建筑物在地震中的损失或者平常建筑物在地震中的损失之参考。[关键词]:汶川地震,砖瓦结构建筑物,地震评估,可靠性评估,建筑物抗震加固。1简介2008年5月12日14:28分,一场毁灭性的8级地震袭击了中国西南部省份四川省绵竹市,震中为距此35km的汶川县,是此次灾难损失最严重的地区之一。绝大部分严重损伤或倒塌的建筑物均为砖瓦结构。震后,我们对绵竹建筑物的抗震能力及可靠性进行了评估,其中绝大部分均为砖瓦结构建筑物。在我们的报告中,我们将研究个案,结果均出自抗震评估的方法及项目,以地震中受损的砖瓦结构建筑物的调查分析为基本。灾难中的受损建筑物安全等级评估主要包括:地震损失的检查及分析,安全检查,震级评估及可靠性评估。在我们的研究报告中,评估指的是对典型的地震中受损的商业住宅的评估,结果出自安全检查方法,及建立在砖瓦结构建筑物在地震损伤的调查分析的地震评估流程,同时,抗震加固技术也在讨论范围之内。2地震损伤的检查分析与平常建筑物的评估不同,对地震受损的建筑物的评估必须考虑到地震损伤及其自身抗震能力及可靠性的表现。所以,建筑物的地震损伤检查分析必须在评估之前,并把建筑物的损伤分为四级:严重损伤,中等损伤,轻度损伤,基本无损伤。地震对地基的损伤可以表现在因不均衡处理造成的墙体损伤上,周围地板的多样性上,上层建筑的倾斜度上,及其倾斜的多样性上。所以,地基损失等级评估可以建立在对以上项目的评估当中。
(a) (b)图—绵竹市剑南村针织厂商业建筑(No.2-c)平面图(a)平面图(b)标准图砖瓦结构建筑物的损伤检查应建立在以下方面:建筑物的四角,第一层的墙壁,大房间的墙壁,承重墙,环梁,结构柱,墙连接,等等例如,我们发现绵竹市剑南村针织厂商业建筑地震损伤,总结如下:(1) 建筑物周围地面的升降,断裂及墙壁间和周围地面升降的不同,地板的断裂下降(下降最深的部分测量为68.9毫米),主架构处理方式的不同(膨胀差异测量值为20.9毫米)(2) 一层楼面柱头的水平断裂及混合卷曲,见图2b(3) 墙体不同角度的斜向断裂,X形断裂,水平及垂直断裂;外纵墙严重断裂,歪曲或部分卷曲;同时损伤由上到下逐渐严重。(4) 环梁及结构柱无严重损伤(5) 预制混凝节点的可见断裂(7)楼梯走廊纵向墙体的严重断裂,支柱的垂直断裂(中间居多),角落矮护墙的严重断裂图2展示了绵竹市剑南村针织厂商业建筑损伤。考虑到更多墙体的严重断裂,纵墙及横墙的可见断裂,我们将绵竹市剑南村针织厂商业建筑损伤定义为中级损伤。图2绵竹市剑南村针织厂商业建筑损伤。(a)门面地面的分裂下沉(b)柱头水平断裂(c)窗下墙体的X形断裂(d)承重
横墙的水平断裂(e)门开口角落的斜向断裂(f)部分预制混凝节点的水平断裂从对绵竹市剑南村针织厂商业建筑及其他砖瓦结构建筑物的调查研究来看,地震对砖瓦结构建筑物的损陕西理工学院毕业论文伤可主要总结如下:当建筑物建在地质条件不好的地方,周围地面的上升或下沉,能发现墙体之间的断裂以及墙体与周围地面不同程度的凸起。主结构严重受损,砖瓦结构建筑物大部分破坏都集中在底部的2到3层,尤其是最底层地面及四角。也能发现底层倒塌的墙体。大部分地震损伤都体现在墙体的断裂上:最常见的损伤就是窗下或者外纵向窗子之间的墙壁X形断裂(见图2.c)及门窗开口的内角斜向断裂,(见图2.e)在承重横墙及内纵墙上也能发现X形斜向断裂;也能发现一少部分水平和垂直断裂(见图2.d)在横墙的墙与墙连接的部分很容易发现裂痕。墙体建立,很少发现环梁及结构柱的严重损伤。由于一些劣质预制混凝板的使用,所以在预制混凝连接板上能发现水平断裂。损伤都是从上到下越来越严重。严格按照技术准则进行设计和建造,新的建筑物因为按照设计建造所以比那些没有设计的建筑物表现的要好一些!3安全检查考虑到抗震等级评估及可靠性评估的需求,调查报告主要来自于对整体架构及材料强度的结构性测量。检查报告内容可用对绵竹市剑南村针织厂商业建筑的调查研究来说明如下:该建筑物使用原始砖瓦结构框架及预制混凝土板,用承重横墙来承重,u形结构被补偿连接器切成两个矩形结构,所以我们可以把这个架构看成两个矩形架构。该建筑物共5层,部分六层,每层三米高,全高16.2米,部分檐高19.2米承重墙为砖瓦结构,由正常火砖(240毫米)搭建而成,窗子间的最大间隙及其他特殊尺寸均满足技术要求。经测试火砖间的灰泥强度无法达到设计要求,仅为M7.5级(一层二层)和M5级(其他层)。实际上砖瓦结构设计强度为MU10级。结构柱建立在外墙墙角,其他横墙及外墙的连接点,楼梯井的角落,门窗等大开口的两面。每一层都设有环梁,其组合尺寸及环梁均为240*240mm2/4①12,结构柱及环梁的压缩强度都能达到设计要求。墙体每500毫米都有打一个2①6的结点。主架构的最大移位公差为8.6毫米,楼层最大移位公差为5.2毫米环梁及结构柱的损伤不是很明显。但横墙及墙与墙连接点的损伤严重影响了建筑物的抗震等级和可靠性。4地震评估当我们对汶川地震损伤的建筑物进行评估的时候,我们将遵循技术方针的条款要求,及地震后的建筑物加固([2008]132byMOHURD),以及四川省地震评估及建筑物加固技术规范(DB51/D5059-2008)。绵竹市剑南村针织厂商业建筑评估流程如下:通过周围地面的上升和下降,而不是倾斜的上层建筑,因为其受损不严重(主架构的最大移位公差8.6毫米)同时没有开发的证据,所有这些表明上层建筑无严重的静态损伤,能满足地震评估的要求。主架构体系,计划及平面图,楼层及主建筑的最大高度,最大层数,横墙最大间隙,特殊尺寸(门窗开口墙体的最大宽度,)环梁及结构柱的放置,附属物与主架构的紧固及连接等,都能满足地震评估的要求。影响墙体及主架构的抗震等级,可用的用于抗震等级评估的数条横墙严重断裂,墙体连接处松散无法满足地震评估的要求。其他墙体的抗震能力评估能够达到评估要求因为其尚未断裂。通过对上述项目的评估及DB51/D5059-2008,通过该建筑物在地震中的表现我们评估该建筑物综合抗震能力无法达到抗震评估的要求。对比对绵竹市剑南村针织厂商业建筑及其他建筑物的评估,地震评估的方法可以推断出来。评估中,主架构的综合抗震能力应该通过对墙体的承受能力及第一级地震评估结果来评价。主要的控制及地震设计细节均被评估;其在地震中的真实表现应该也列入考虑范围。实际上,上述评估准则符合技术规范DB51/D5059-2008。陕西理工学院毕业论文在建筑物抗震等级的评估中,墙体承受能力的判定是该过程的最主要步骤。墙体承受能力可以由其在地震中的表现及受损级别来决定。当我们在墙体上发现严重的断裂(大型的裂口)可以认为墙体的承受能力已经基本全部丧失且无任何抗震能力。但是损伤较小墙体的抗震能力取决于他们的受损程度,及砖瓦灰泥的强度,等等第一等级地震评估项目可简单累加或者与标准对照。5可靠性评估以地震损伤及抗震能力评估结果为依据,建筑物的可靠性评估参照土木建筑可靠性评估准则(GB50292-1999)来进行。考虑到受损特性,砖瓦结构建筑物的可靠性评估主要通过地震效应对其安全及可用性的影响来进行。例如,墙体的安全性评估主要通过其断裂等级及连接处的受损程度来进行。但是主架构的评估是一个宏观上的评估,受损级别,受损位置,抗震设计观念,主架构的抗震设计细节等,均会列于评估考虑范围内。评估理念可通过绵竹市剑南村针织厂商业建筑的评估流程来说明如下:建筑物分为三个等级,主系统,子系统及评估系统。考虑到其没有严重的静态损伤,但是有些轻微位移,建筑物地基(子系统)安全评估降级为Bu级,TOC\o"1-5"\h\z可用性降级为B级,可靠性降级为B级。 U因为地面及一楼墙体由于严重的断裂导致的可怜的承受能力表现,安全评估降级为C级,但是绝大部分上层墙体安全评估降级为B级,上层建筑(子系统)的安全评估降级为C级,可用性降级为C级(受损对可用性影响非常明显)可靠性降级为c级。 u s附属架构(子系统)的安全评估降级为B级,可用性降级为B级,可靠性降级为B级,因为楼梯井及其他附属结构的受损状况。 U S通过对以上项目的评估及GB50292-1999,该建筑物的安全级别评估为D级。可用性C级可靠性W级,已经考虑其在地震中的表现。该建筑的承载量及可用性已经收到地震的严重影响,应该立前加强。6修理及加固技术可加固指数必须在设计前进行评估:因为墙体的严重断裂甚至倒塌,及不是很高质量的设计建造,严重受损的建筑物几乎没有什么加固价值;但是可以加固那些中等损失的建筑物,因为它们已经经历了汶川大地震(甚至超越了)“地震不倒”的要求。当加固一个地震中受损的建筑物时,各部分必须分开进行修理或加固,按照它们的承受能力,同时应该考虑经济条件及外观。遵循公平对待维修的准则,加固及长期维护,加固必须从根本上改善其评估中的表现,因为该评估是考虑了受损原因的检查结果。绵竹市剑南村针织厂商业建筑的建议如下:该建筑可加固指数很高,因为其经历了汶川大地震并且因为其主建筑综合抗震设计细节做到了“地震不倒”的要求。严重受损的墙体重建,比如说楼梯间最下两层的纵向墙体。对严重受损(或者大裂痕的墙体)的墙体可以在两面使用石膏或者混凝土的砖瓦结构来加固,在断裂处用聚合灰泥来修理。对那些可以满足安全性但不能满足使用性的部分来说,只选择性的重做墙面或者灌注裂缝即可。在预制混凝板上再加一层50毫米厚的混凝面或者在板下增加一钢筋固定,来加强其整板能力。从以上建议可以推断主架构及材料强度的结构测量体现在其对抗震能力及可靠性的影响上,砖瓦结构的加固应该从两方面入手,绵竹市的砖瓦结构建筑物都使用预制混凝板,这个对其整体性非常有害,可以用增加一层50毫米厚的混凝板或其下增加钢筋来改善。对不同的承受能力的不同部分需要分别采用不同的加固方式,对轻微损伤的部分可以简单修复,对严重损伤的部分要使用两面增加石膏或者混凝土的方法来修复。下面方式可以二选一,能量消耗或隔震技术。7总结及建议对于地震袭击地域的建筑物的抗震能力评估和可靠性评估,其最大的不同就是采用不同的评估标准。因为受损建筑数量大,建造时间差异大以及其所有权属不同,所以应该允许通过其原始的设计标准来评估建陕西理工学院毕业论文筑物,也无害于公共安全。对于地震袭击地域的建筑物的抗震能力评估和可靠性评估,另外一个不同就是后者必须将地震损害的影响列入考虑范围之内,主要包括:地震损失检查及分析,安全检查,地震评估及可靠性评估。地震对砖瓦结构建筑物的损伤主要体现在墙体的裂缝上:窗下或窗子(外纵向)之间墙体的X形断裂,包括沿着门窗开口角落的裂缝,包括承重横墙及内纵墙的X形断裂,还有一些水平或垂直裂缝。绝大部分集中在建筑物下面的两到三层,地震对建筑物的损伤从上到下逐渐加重。新设计建造的建筑物因为其主架构的综合抗震设计,表现较好。安全检查应出自主架构,连接方式,及材料强度的结构特征。地震对检查项目造成的影响也要列入分析范围内。主架构综合抗震能力评估需按照其墙体的承受能力及第一级抗震能力评估结果来进行。墙体的抗震承受能力主要取决于其在地震中的受损等级来评估。可靠性评估需参照地震对其安全性和可靠性造成的影响来评估。可加固指数应该在设计之前进行评价,设计前应该评价加固量:中等损失的建筑物有很高的加固价值,但是严重损伤的就没有了。对一个建筑物的好的加固设计应该根据不同部分之间不同的承受能力采用不同的加固或修理方式。必须同样重视维修,加固和长期维护,从根本上改善在抗震能力评估及可靠性评估中的弱势项目。对于砖瓦结构建筑物,我们建议从主架构及材料强度的结构量化开始,将需要修复的和需要加固的分开处理。砖瓦混合结构的建筑物在汶川地震中蒙受了巨大的损失,几乎毁灭,也暴露出了大量的抗震缺陷。但是,像这样
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