汶川地震中都江堰市的房屋震害

第28卷第3期
2008年6月地　震　工　程　与　工　程　振　动J O U R N A LO FE A R T H Q U A K EE N G I N E E R I N GA N DE N G I N E E R I N GV I B R A T I O N V o l .28N o .3J u n .2008收稿日期:2008-06-10;　修订日期:2008-06-16 作者简介:张敏政(1946-),男,博士,研究员,主要从事结构抗震研究.E -m a i l :z m z i e m @126.c o m
文章编号:1000-1301(2008)03-0001-06
汶川地震中都江堰市的房屋震害
张敏政
(中国地震局工程力学研究所,黑龙江哈尔滨150080)
摘要:对汶川地震中都江堰市1005栋房屋的现场震害调查资料进行了统计分析。

分析表明,经抗震
设计的房屋的震害明显低于未经抗震设计的房屋,前者实现了预期的抗震设防目标;在经抗震设计房
屋中,钢筋混凝土框架结构房屋的震害相对较轻,底框架砌体结构房屋和砌体结构房屋次之;中高层
建筑和低层建筑的震害比多层建筑轻;学校、医院等公用建筑的损坏与住宅建筑相比较重。

关键词:汶川地震;都江堰;房屋震害
中国分类号:P 315.957 文献标志码:A
B u i l d i n g d a m a g e i n D u j i a n g y a nd u r i n g M 8.0We n c h u a n e a r t h q u a k e
Z H A N GM i n z h e n g
(I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g M e c h a n i c s ,C E A ,H a r b i n 150080,C h i n a )
A b s t r a c t :T h e d a m a g e t o 1005b u i l d i n g s i nD u j i a n g y a n d u r i n g W e n c h u a ne a r t h q u a k e w a s a n a l y z e db y s t a t i s t i c a l m e t h o d .T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e b u i l d i n g s s e i s m i c a l l y d e s i g n e d a t t a i n t h e d e s i r e ds e i s m i c f o r t i f i c a t i o n o b j e c t ;t h e i r d a m a g e i s s l i g h t e r t h a nt h a t o f t h e b u i l d i n g s n o t s e i s m i c a l l y d e s i g n e d .A m o n g t h e b u i l d i n g s s e i s m i c a l l yd e -s i g n e d ,t h e s e i s m i c c a p a c i t y o f R Cf r a m e b u i l d i n g s i s s t r o n g e r t h a n t h a t o f b r i c k b u i l d i n g s ;t h e d a m a g e t o h i g h -r i s e b u i l d i n g s a n d 2～3s t o r e y e db u i l d i n g s i s s l i g h t e r t h a n t h a t t o m u l t i s t o r y b u i l d i n g s .T h e a u t h o r c o m p a r e dt h e r e s i -d e n c e s w i t h t h e p u b l i c e n g i n e e r i n g s (s c h o o l a n d h o s p i t a l b u i l d i n g s ).T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e p u b l i c e n g i n e e r i n g s w e r e d a m a g e d m o r e s e r i o u s l y .
K e y w o r d s :W e n c h u a n e a r t h q u a k e ;D u j i a n g y a n ;b u i l d i n g d a m a g e
引言
汶川地震中都江堰市距震中仅21k m ,地震烈度为Ⅷ～Ⅸ度,地震损失惨重。

该市房屋建筑可大体分为三类,A 类房屋为70年代以及更早的建筑,多为居民自建房屋,亦含古建筑,均未考虑抗震设计,结构类型以砖木结构和木结构为主;B 类房屋大多数为80年代经正规设计的建筑,但未考虑或未完善考虑抗震要求,结构类型以砖混结构、底框架砖混结构为主;C 类建筑为90年代及以后的经抗震设计的建筑,结构类型含砌体结构、底框架砌体结构和钢筋混凝土框架结构。

调查中所见A 类房屋中最高者为13层的框架结构,底框架砌体结构中又含所谓半框架结构,即底层仅在临街面采用框架,背街面仍为砌体结构。

现场调查以都江堰市区为主,也包含郊区如聚源镇和金堂镇等的村镇房屋。

1005栋房屋取自10个调查点,调查点在市区随机选取,在位置上大体均匀分布;每个调查点含百栋左右房屋,连续采样。

房屋现场调查中对震害等级进行了评定,评定标准采用国家标准《建(构)筑物地震破坏等级划分》
(G B/T18208.3-2000)中的有关条款。

在统计分析中,对应不同震害等级的房屋震害指数见下表。

表1　房屋破坏等级和震害指数
T a b l e1　D a m a g e g r a d e s a n d d a m a g ei n d e x e s o f b u i l d i n g s
破坏等级基本完好轻微破坏中等破坏严重破坏倒　塌
震害指数0～0.10.1～0.30.3～0.550.55～0.850.85～1.0
木结构房屋的震害表现为屋顶溜瓦、墙倒架立、屋架损坏和整体坍塌。

砖木结构房屋的震害含溜瓦、木屋顶破坏、墙体开裂和坍塌。

砌体结构的震害为墙体开裂、构造柱剪断、楼梯破裂、顶部坍塌和整体坍塌。

底框架砌体房屋的震害为框架梁柱破坏、底层倾斜、底部砌体墙开裂和整体倒塌。

钢筋混凝土框架结构房屋的
震害多为填充墙开裂、脱落,少数框架梁柱受损。

图1～图16为部分调查房屋的照片。

图1　红专街小区砖木结构住宅(A类,顶层倒塌)
F i g.1　B r i c k w a l l-w o o d r o o f h o u s e(t y p e A,r o o f c o l l a p s e d
)
图2　砖木结构住宅(A类,中等破坏)
F i g.2　B r i c k w a l l-w o o d r o o f h u t(t y p e A,m o d e r a t e l y d a m a g e d
)
图3　羊叉大队砖木结构住宅(A类,倒塌)
F i g.3　B r i c kw a l l-w o o dr o o f h o u s e(t y p e A,c o l l a p s e d
)
图4　二王庙景区木结构房屋(A类,屋顶破坏,倾斜)
F i g.4　Wo o dh o u s e(t y p e A,r o o f d a m a g e d,i n c l i n e d
)
图5　奎光路震前待拆迁砖混住宅(B类,中等破坏)
F i g.5　B r i c k h o u s e(t y p e B,m o d e r a t e l y d a m a g e d
)
图6　成都大学砖混结构学生宿舍(B类,顶层坍塌)
F i g.6　S t u d e n t s'h o s t e l(t y p e B,r o o f c o l l a p s e d)
2 地　震　工　程　与　工　程　振　动 第28卷
图7　荷花池小区底框架砖房(B类,严重破坏)
F i g.7　B r i c kh o u s e w i t hf i r s t f l o o r R Cf r a m e
(t y p e B,s e r i o u s l y d a m a g e d
)图8　荷花池小区砖混住宅(B类,倒塌) F i g.8　B r i c kh o u s e(t y p e B,c o l l a p s e d
)
图9　奎元东街小区砖混住宅(B类,倒塌)
F i g.9　B r i c kh o u s e(t y p e B,c o l l a p s e d
)
图10　中医院住院部(B类,倒塌)
F i g.10　I n p a t i e n t d e p a r t m e n t(t y p eB,c o l l a p s e d
)
图11　奎光西街小区底框架砖混房屋(B类,严重破坏)
F i g.11　B r i c k h o u s e w i t h f i r s t f l o o r R Cf r a m e
(t y p e B,s e r i o u s l y d a m a g e d
)
图12　框架结构国堰宾馆(C类,中等破坏)
F i g.12
G u o y a n
H o t e l(t y p e C,m o d e r a t e l y d a m a g e d)
3第3期张敏政:汶川地震中都江堰市的房屋震害
图13　高桥小区砖混住宅(C类,基本完好)
F i g.13　B r i c kh o u s e(t y p e C,i n t a c t
)图14　都江堰镇中学砖混试验楼(C类,严重破坏) F i g.14　B r i c kl a b o r a t o r y(t y p e C,s e r i o u s l y d a m a g e d
)
图15　塔中联中砖混教学楼(C类,中等破坏)
F i g.15　B r i c k c l a s s r o o m(t y p e C,m o d e r a t e l y d a m a g e d
)
图16　天地仁酒店(C类,顶部突出建筑坍塌)
F i g.16　T i a n d i r e nr e s t a u r a n t(t y p e C,t o ps t r u c t u r e c o l l a p s e d) 1　经抗震设计的房屋与未经抗震设计房屋的震害比较
在全部1005栋调查取样房屋中,A类房屋共230栋,平均震害指数为0.62;B类房屋224栋,平均震害指数为0.49;C类房屋551栋,平均震害指数0.23。

各类房屋对应于不同破坏等级的破坏比见下图。

图17　房屋破坏比
F i g.17　d a m a g e r a t i o s o f b u i l d i n g s
4 地　震　工　程　与　工　程　振　动 第28卷
显然,A 类房屋的倒塌比率远高于其他两类房屋,C 类抗震设计房屋的倒塌比率仅为1%;B 类房屋的严重破坏比率是三类房屋中最高的,C 类房屋的严重破坏比率为17%,是三类房屋中最低的;在轻微和完好这两个破坏等级中,C 类的比率最高,分别为21%和46%。

三类房屋破坏比率的不同也与前述平均震害指数的计算结果相吻合。

考虑到都江堰市的地震烈度达Ⅷ～Ⅸ度,而抗震房屋的设防烈度仅为Ⅶ度,可以认为按照《建筑抗震设计规范》G B J 11-89和《建筑抗震设计规范》G B 50011-2001的要求,经良好抗震设计的房屋令人满意地实现了“大震不倒”的抗震设防目标。

建筑经抗震设计不但减少了人员伤亡,且使震后仅发生轻微损坏和基本完好的房屋比例过半,这些房屋经维修和加固后可继续使用,对减少地震经济损失和尽快恢复正常社会秩序发挥了重要作用。

C 类房屋严重破坏的比率大大高于倒塌比率,这一方面表明了抗震建筑抗倒塌构造措施的有效性,但也提出了进一步开展性态抗震设计研究,控制结构使其不进入严重破坏状态、减少经济损失的需求。

2　经抗震设计房屋的抗震能力比较
现场抽样调查的经抗震设计房屋中,砌体结构房屋共243栋(1～7层),底框架砌体结构房屋119栋(2～7层),钢筋混凝土框架结构139栋(1～13层)。

这三类房屋的层数分布见下图。

2.1　不同结构抗震建筑的比较
根据现场调查资料的分析,经抗震设计的砌体结构房屋的平均震害指数为0.34,底框架结构房屋的平均震害指数为0.30,框架结构房屋的平均震害指数仅为0.15。

这三类房屋的破坏比见下图。

图18　抗震建筑的层数
F i g .18　H e i g h t o f b u i l d i n g
s 图19　抗震建筑的破坏比F i g .19　D a m a g e r a t i o s o f b u i l d i n g s s e i s m i c a l l yd e s i g n e
d
图20　5层抗震建筑的破坏比F i g .20　D a m a g e r a t i o s o f 5-s t o r e y e d
b u i l d i n g s s e i s m i
c a l l y
d
e s i g n e d 为消除结构层数不同对震害的影响,再以同为5层的三
类结构房屋进行比较分析,砌体结构、底框架砌体结构和框架
结构的平均震害指数分别为0.38、0.35和0.21。

破坏比见右
图。

两次分析得出同样的结论,即框架结构的抗震能力相对
最高,底框架砌体结构和砌体结构次之。

2.2　不同层数抗震建筑的比较
为比较抗震建筑房屋层数对抗震能力的影响,就砌体结
构和底框架砌体结构,区别6、7层房屋和2、3层房屋分别计算了平均震害指数,结果如下。

显然,即使是经过抗震设计的多层建筑,层数较多者的抗震能力明显偏低。

另外,现场调查资料表明,少数经抗震设计的中高层框架结构震害均不超过中等。

2.3　不同使用功能的抗震建筑的比较将抗震设计的砌体房屋依使用功能分为两大类,一类为住宅,另一类为学校、医院等公用建筑。

这两类5第3期张敏政:汶川地震中都江堰市的房屋震害
房屋的平均震害指数分别为0.27和0.37。

两类房屋的破坏比见右图。

显然,公用建筑由于房间空旷、抗震墙较少,其震害比住宅严重。

表2　不同层数房屋的震害指数
T a b l e2　D a m a g e i n d e x e s o f b u i l d i n g s w i t hd i f f e r e n t h e i g h t s 房屋类型平均震害指数砌体结构
2、3层0.18
6、7层0.41
底框架砌体结构
2、3层0.19
6、7层0.31
图21　不同用途砌体抗震建筑的破坏比F i g.21　D a m a g e r a t i o s o f b r i c k b u i l d i n g s
w i t hd i f f e r e n t f u n c t i o n s
3　结论
地震区房屋破坏程度有很大差异,具体房屋的破坏原因是复杂的,涉及地震动特性、场地特性、结构动力特性以及设计、施工质量等多种因素的影响,有待进行详细分析。

本文基于1005栋房屋的宏观破坏调查资料,分析了房屋破坏的总体特点,初步结论如下:
(1)经抗震设计房屋的抗震能力明显高于未经抗震设计的房屋,对减少地震人员伤亡和经济损失具有重要现实意义,再次表明了工程结构抗震设防的有效性和必要性。

(2)依据《建筑抗震设计规范》G B J11-89和《建筑抗震设计规范》G B50011-2001、按照设防烈度Ⅶ度设计建造的房屋,在经历Ⅷ～Ⅸ度地震作用后,倒塌和严重破坏者不超过两成,过半数的房屋处于轻微破坏和基本完好状态,达到了预期的抗震设防目标,表明我国建筑抗震设防标准作为最低标准是合理的。

(3)不同结构类型的抗震建筑的抗震能力存在差异,就都江堰市的多层房屋而言,钢筋混凝土框架结构的抗震能力较强,底框架砌体结构和砌体结构次之;砌体和底框架砌体房屋中,层数较多者震害偏重;中高层钢筋混凝土框架结构震害等级不超过中等。

(4)同为砌体和底框架砌体结构房屋,学校、医院等公用建筑因抗侧力构件较少,致使震害比住宅建筑重;学校、医院等人员较为密集的建筑,宜考虑适当提高抗震设防标准,或规定采用抗震能力较强的钢筋混凝土结构。

致　谢:组织和参与此次都江堰市房屋震害调查的人员有中国地震局袁一凡、郭迅、金波、孟庆利、陈学良、李伟、吕红山、姜慧、徐超、黄思凝、夏珊、周国良、李志强和温增平等,文中照片系由金波、余世舟、雷杰等拍摄,在此一并致谢。

6 地　震　工　程　与　工　程　振　动 第28卷。