探讨震区建筑受损的内在原因(周果行).pdf

1探讨震区 建筑受损的内在原 因周果 行（长 安大学 建筑 工程学院 ，陕西 西安 710061）提要 ： 此次 汶川 大地 震全 面检 验了 我们 过去 的结 构理 论 、 计算 方法 和设 计成 果 ， 这是 任何 一所 实验室 ， 任何 一次 结构 实验 ， 都无 法比 拟的 ， 灾区 人民 已经 为此 付出 了鲜 血和 生命 的代 价 互联 网上 有很多 震后 的照 片 ， 客观 地反 映了 现场 的实 际情 况 即使 是灾 情最 重的 北川 ， 也不 是所 有的 房屋 都倒 塌的 倒塌 自有 它倒 塌的 内在 原因 ， 幸存 也必 定有 它能 够幸 存的 理由 本文 试图 透过 这些 照片 所展 示的现象 ，探 寻其 本质 的原 因， 汲取 其中 的经 验教 训 关键 词 ：汶 川； 震害 分析 ；结 构设 计大家 都知道在 震区并不 是所有的 房屋都倒 塌了，俗 话说 ： “ 苍蝇 不叮无缝 的鸡蛋 ” 倒塌 自有它倒 塌的原因 ， 幸存 也必定有 它能够幸 存的理由 灾区 人民已经 为此付出 了鲜血和 生命的代 价，我们 应当珍惜 这些来之 不易的经 验和教训 。

感谢 前方那些 冒着生命 危险的新 闻记者 、 战士 和志愿者 ， 给我 们留下了 那么多的 珍贵照 片 ， 他们 如实的反 映了震区 建筑受损 的情况 我查 阅了上千 幅新闻照 片 ， 并对 其中几百 幅记录建 筑物损毁 现象的照 片 ， 反复 阅读 ， 终于 有所感悟 介绍 如下 ， 供大 家参考 虽然 很多人都 没有到过 现场 ， 但可 以透过现 象看本质 汶川 地震中受 损建筑是 客观存在 ， 如何 解读 ， 仁者 见仁智者 见智 让我 们共同来 汲取 其中的经 验教训 ， 改进 我们今后的 设计工作 一、 历史 的教训应 永久铭记 灾区 现场，惨 不忍睹（ 图 1、 2） 提 醒我们在 抗震问题 上切不可 掉以轻心 图 1 命在旦夕等待急待救援2图 2 正在上课的孩子我们 应牢记历 史的教训 从震 区损毁建 筑的照片 看 ， 和唐 山地震造 成的灾难 如出一辙 早在 1978年《 建筑抗震 设计规范 》就已经 按照唐山 地震的经 验教训进 行修订 遗憾的 是人们并 没有记住 唐山地震 的教训， 重视不够 ，贯彻不 力 为了 汲取教训 ，此次新 修订的《 建筑工程 抗震设防 分类标准 》 GB50223— 2008， 以人为 本 ， 提高 了幼儿园 、 小学 、 中学 等教学用 房及医院 、 影剧 院 、 多层 商场等人 流密集的公 共服务设 施的抗震 设防标准 。

由标准 设防类提 升到重点 设防类二、 高架路的 弯道是危 险地段 1.在照 片 （ 图 3） 中可 以看到 ： 多跨 高架路的 支座竟然 不是桥墩 ， 而是 支架 ， 过于单薄 ，地震时 就散了架 子图 3 高架路曲线段损毁3既然 每个支架 都是一样 的 ， 又为 什么只是 在曲线段 损毁 ， 直线 段却安然 无恙呢？ 直线段 的支架 ， 在横 向地震作 用时有两 条腿 ， 在纵 向地震作 用时 ， 远端 有地面支 撑 曲线段的 支架，在 遭遇法线 方向地震 作用时， 有两条腿 ；在遭遇 沿切线方 向的地震 作用时 ，就孤 立无援了 ； 以致 在转弯处 全部倒塌 看来 ， 弯道 处的支架 不宜少于 三条腿 （ 外圈 两条， 内圈一条 ） ，并 应设置交 叉支撑城市 高架路的 弯道 、 立交 桥盘道的 曲率半径 更小，是 危险地段 大地 震发生时 损毁的机 率更高 ， 不可掉 以轻心 2.拱桥 的损毁都 很严重 拱桥 一 般 都 是 用 石 块 和 水 泥 砂 浆 或石灰 砂浆砌筑 ， 抗压 不抗拉 ， 显然是 在 地 震 发 生 时 ， 桥 墩 产 生 了 位移 （图 4） 图 4 拱桥的损毁3.道路 只能按等 高线修筑 ，逢山开 路，遇壑 搭桥，不 可避免的 要切去一 些坡脚，这就 破坏 了土体的 平衡 。

地 震时就容 易产生滑 坡（图 5） 图 5 人们切去坡脚，地震时滑坡就切断公路在四 川 ， 有很 多中小城 市的临街 建筑倚山 而建 为了 避免过多 的切掉坡 脚 ， 引起 滑坡 ， 底层 往往只有 临街的一 面有第一 层 ， 里间 则是山坡 ； 第二 层才是完 整的楼层 可见滑坡 问题即使 不发生地 震，也是 一个应予 重视的问 题，更何 况在地震 区4三、 地基液化 造成房屋 整体倾斜 饱和 沙土和饱 和粉土是 容易产生 液化的土 层应采 取措施处 理例如 换土、强 夯 、打桩 …… ，办 法很多 那些 整体 倾斜的房 屋 （图 6、 7） 显然 是由于地 基液化造 成的 图 6 地基液化造成房屋整体倾斜图 7 地基液化使得房屋一边沉陷什邡 市小 楼是一 幢三层 双向 框架结 构（ 图 8） ，从 破坏 情况看 ，框架 的柔 性很好 ，节点 也没有破 坏如果 不是由于 地基液化 ，小楼是 不会垮塌 的5图 8 什邡市小楼底层完全垮塌今后 选址，应 该避开可 能液化的 场地避 开不了， 就应采取 有效措施 防范最近 在网上看 到都江堰 一户人家 ，半夜起 来发现家 中大小物 件均 “ 失窃 ” ，原 来在地面 上出现了 一个大坑 ， 把屋 内物件全 部吞噬 ， 据说 是卡斯特 地质形成 的溶洞 。

西安 虽然没 有溶洞， 但有古墓 和湿陷 这些问题 都是规划 设计应予 重视的问 题汶川 震区位于 龙门山断 裂带，所 以北川没 有在原址 重建，而 是易地重 建；其实 ， 现在的 新唐山， 当年也是 易地重建 ；都是为 了避开原 先的不利 场地在 新北 川选 址过 程中 ， 温家 宝总 理提 出 “安 全、 宜 居、 特色 、 繁荣 、 文明 、和 谐 ”的 12字建 设标准 这不 仅是对新 北川的建 设要求， 也是对今 后城镇规 划建筑设 计的要求四、 要想标新 立异就得 付出代价 在房 屋建筑设 计中 ， 建筑 是龙头 结构 、 给排 水 、 采通 、 配电 、 照明 、 通讯 …… 等都是 为实现建 筑方案服 务的 这个 龙头并不 好当，责 任很重 建筑设计 方案直接 影响房屋 的抗震能 力1.在平 面设 计上， 往往出 于功 能需要 ，墙体 随意 布置， 不与轴 线对 中、贯 通；甚至框 架柱也不 沿轴线成 行成列的 布置， 传力 路线被扭 曲 2.在立 面设 计上， 外墙往 往由 于美观 需要， 里出 外进， 高低错 落 房屋的 形心和质心 通常不在 同一位置 ， 大地 震发生时 ， 在扭 波作用下 ， 房屋 就会扭转 。

我们 都学过材料力 学 ， 边缘 的应力是 最大的 ， 就因 为这种边 缘效应 ， 外围 突出部分 损毁 （ 图 9～ 10） 6图 9、 10 由于边缘效应立面突出部分受损3.屋顶 上往往设 有塔楼 、 花架 、 广告牌 …… … ， 受鞭 梢效应 ， 质点 高悬 部分损毁 （图 11） 现今 ，大跨度 、大开间 、大窗洞 、 细长柱 、 凹凸 墙 …… … ， 比比 皆是 采用 这样的 设计，就 需要准备 付出必要 的代价 如不 采取有效 措施，其 后果： 轻则 开裂 ，重则 坍塌，损 毁 陇 南 市 第 一 人 民 医 院 儿 科 楼 出 屋 面楼梯 间墙体损 坏（图 12）发生 地震时， 停水停电 ，通讯中 断 ，楼 梯 间 漆 黑 一 片 ， 高 层 建 筑 里 的 人 下 不来 ， 救援 的人上不 去 事故 照明 、 备用 水源 …… 都应 有备无患 照 片 中 的 很 多 案 例 都 说 明 建 筑 抗 震不完 全是结构 设计一家 的事图 11 由于鞭梢效应屋面突出部分损坏7图 12 陇南市第一人民医院儿科楼出屋面楼梯间墙体损坏图 13 地震把北川中学校舍的屋顶掀翻在地84.有些 综合楼 ， 既有 办公室 ， 还有 会议室 。

建筑 师也知道 把大空间 的会议室 放在底层不 合适，以 为布置在 顶层总可 以了其 实还有问 题，单跨 的会议室 和多跨的 办公室 ，阻尼 不一样， 地震时， 就把整个 屋顶掀去 （图 13） 五、 大窗洞会 引 “ 鬼 ” 上门这幢 房屋 （图 14、 15）的 窗洞 很大， 外墙转 角处 的宽度 和窗间 墙的 宽度不 够，导致整 个建筑损 毁按规 定：七度 区不少于 1000mm ，八 度区不少 于 1200mm 图 14、 15 大窗洞地震时转角墙和窗间墙严重破坏幸存 下来的砖 混结构也 普遍缺少 构造柱和 圈梁 ， 外墙 转角和纵 横墙交接 处缺少拉 墙筋， 墙体的砂 浆强度较 低，大多 成了危房 这些 最基 本的要 求在每 一版 抗震规 范里都 有规 定 1982年国 家又 特地颁 布了《 多层砖 房设 置钢筋 混凝土 构造 柱抗震 设计与 施工 规程》 JGJ13— 82，近 二十 年建造 的砖房不 应再出现 这种问题 图 16 窗间墙典型的剪切破坏9在规 范里提到 的窗间墙 是指横向 的窗间墙 （ 图 16） ， 对于 竖向的窗 间墙 （ 就是 上下层之 间的窗间 墙 ） 并没 有要求 。

这次 在汶川地 震中 ， 发现 这类窗间 墙的高度 不足时同 样也会 出问题（ 图 17） 在 层间有圈 梁时，这 类窗间墙 的问题不 明显，所 以容易被 忽略 图 17 竖向的窗间墙同样不能忽视六 、 采用 预制 空心板 的砖混 结构 是不稳定 结构1.采 用 预 制 空 心 板 楼 盖 （ 屋 盖 ） 的结构 是不稳定 的结构在损 毁的房屋 中 ， 可以 看到有一 些预制板 还挂在墙 上（图 18） ，这 说明预制 板的一 端锚固在 现浇圈梁 里 ， 另一 端的承重墙塌 了承重 墙一般都 是经过验 算的 ， 至少也 是按经验 确定的 ， 为什 么会坍塌 呢？从整 体坍塌的 建筑可以 看到 ： 预制 板之间没 有灌缝， 板缝在支 座处没有 夹筋 ， 空心板 端部的孔 洞没有填 实 …… ， 楼盖 与承重横 墙未能形 成整体 ， 横墙 在楼盖处 都被预制 板切断了 ， 形成 铰接 ， 是不 稳定结构 既然 是不稳定 结构 ， 平时 为什么没 倒？因为平 时的水平 力没那么 大，还有 纵墙扶持， 所以没倒 图 18 承重墙坍塌导致楼板坠落10西安 就有很多 这样的房 屋 很多 单位家属 院的宿舍 楼几乎都 是这种结 构 ， 很难 处理 。

现 在还 在 不停 地建 造 这样 的 房屋 ，尤 其 是村 镇 建筑 既 然 空心 板 的民 房问 题 多多 （ 图20） ，为 什么现在 才暴露？ 这个 问题说来 话长，早 在唐山大 地震时就 已经发现 这个问题 ，在修改 79版抗 震规范时 还是迁就 了社会需 要，让它 保留了下 来 空心 板是在五 十年代从 前苏联引 进的 ， 苏联 的冬季比 较长 ， 在室 外冬季施 工成本较高 ， 于是 就广泛采 用预制构 件 ， 在工 厂里成批 生产 ， 然后 再在现场 拼装 ， 可以 不受季节限制 我国 第一个五 年计划是 从东北开 始的 ， 东北 的冬季也 比较长 ， 于是 也就全盘 接受了前 苏联的工 业化理念 以为 工业化施 工就是采 用预制构 件 ， 就连 我国的第 一代设计 规范和 标准图也 都是参照 前苏联规 范和前苏 联的国家 标准图编 制的 在民 房设计中 也就顺理成 章的广泛 采用预制 空心板了 这一 用就用了 几十年 前苏 联不是一 个地震多 发的国家， 所以问题 没在他们 国家暴露 ，而是在 我们这里 暴露现在 有些人在 搞二次装 修时，自 以为纵墙 不是承重 墙，在纵 墙上开了 很大的门 洞 ，甚至 把纵墙都 拆了，自 以为聪明 ，其实是 在自掘。