基于汶川地震房屋建筑破坏特征的几点启示

基于汶川地震房屋建筑破坏特征的几点启示

ＳｅｖｅｒａｌＲｅｖｅｌａｔｉｏｎｓＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＷｅｎｃｈｕａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅＤａｍａｇｅｄＨｏｕｓ－ｉｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

刘冬柏

王安玲ＬＩＵＤｏｎｇｂａｉＷＡＮＧＡｎｌｉｎｇ

摘要：随同《中外建筑》杂志记者对四川地震房屋建筑的破坏情

况进行考察，对考察中所发现的城镇房屋选址、

框架结构的破坏特征、砌体结构在地震中的表现以及农村民居的严重破坏状况等几

个问题进行归纳和总结。

关键词：汶川地震；山体滑坡；城镇房屋选址；房屋破坏；农村民居中图分类号：ＴＵ３１２＋．３

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００８－０４２２（２００８）０９－００２１－０６

１前言

７月１６日至２３日，我们随同

《中外建筑》杂志编辑部的记者对四川汶川地震灾区的北川县城、汉旺镇和都江堰等震害现场进行考察。带着我们出发前“走进四川：地震对规划与建筑设计的拷问和启示”

的考察目的，第一站我们来到北川，站在北川县城入口的高山上俯视地震后的城区时，令人震撼。城区四周山体大面积滑坡，房屋已是残檐断壁，有些甚至已经被破坏成一堆废墟，满目伤痕。尔后我们又分别到了汉旺镇、

都江堰等房屋破坏的重灾区。每当我们站在已坍塌房屋的废墟上仔细考察那些未彻底倒塌的房屋时，都会自然的发问：在同一震级、

同一场区范围内，为什么有些房屋粉碎性破坏倒塌，而有些房屋没有倒塌，甚至只是局部损坏而结构完整无损呢？如果震区所有房屋都能像后者那样，人员就能逃生和施救，死伤人数就可能大大降低，经济损失有可能大为减少。大家知道，５．１２四川汶川大地震中近７万人死亡、１万多人失踪、５００多万间房屋倒塌，２０００多万间房屋损坏，巨大的生命财产损失已无法挽回，但是它给我们留下了许多惨痛的教训，前车之鉴，是值得我们认真反思的。我们作为从事建筑设计工作的工程技术人员，自考察返回后，将考察中的几点体会进行了归纳总结，愿和同行商榷。

２地震引发的山体滑坡对城镇房屋建设选

址的启示

在北川县城我们拍摄了几个典型滑坡破坏照片，图１为北川县城北山坡巨大滑坡的场景，在这一巨大滑坡下，现在还掩埋着一个机关、一个幼儿园和一所小学。图２为北川县城南山坡滑坡的场景，该滑坡下也掩埋了一所中学。图３为山体崩塌滚下的巨石将房屋框架柱砸断的场景。

这三组照片仅是汶川地震产生的次生灾害的一个缩影。同样的悲剧不止这些，在新闻媒体上我们都能清楚的看到在这次汶川大地

作者简介：刘冬柏，男，湖南省建筑设计院副院长，教授级高级工程师；王安玲，男，湖南省建筑设计院工程师，硕士研究生。

图１北山大滑坡下掩埋了多个单位

图２

南山大滑坡下掩埋了一所中学

图３

山体崩塌滚下的巨石把房屋柱子砸坏

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震中，由于地震引发的山体大滑坡阻挡了人们抢险救灾的道路、掩埋了村庄、形成了像唐家山那样巨大的堰塞湖。

随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，人们忙于建造各种功能的建筑，以满足生活和生产的需要，建设规模之大，真可谓前所未有。在这场巨大的造城运动中，我们是否还缺少了一点公共灾害预防的意识？特别是对地震以及地震可能引发的次生灾害往往缺乏深入的评价和研究。地震是一种人类无法控制的自然灾害，它所释放的能量之巨大，可以推毁房屋，可以引起山崩地裂，人类只有去预防它，才能减轻灾害对人类造成的巨大破坏。城镇房屋的选址是抗震防灾中最重要的组成部分，一个建筑物或构筑物，即使做得再牢固地震波无法推垮它，但是地震引发的次生灾害，如山体滑坡、泥石流、地陷、沙土液化等，可以使坚固的建筑物或构筑物被整体掩埋或沉陷。因此，在城镇建设中，做好用地评价工作，综合考虑地形、地质、气

象、危险源场所、防洪、抗震、防风等安

全因素，使居住用地、公共设施用地、工

业用地等主要功能区尽量避开灾害源

和生态敏感地带，选择灾后泥石流、滑

坡等次生灾害发生系数比较小的地方，

既达到因地制宜、又好又快的推进城镇

建设，又达到防震减灾、确保人民生命

财产安全的目标。

３钢筋混凝土框架房

屋破坏特征的拷问

在汶川地震中，被人们认为抗震

性能优于砌体结构的钢筋混凝土框架

房屋同样受到了不同程度的破坏。在北

川县城、汉旺镇、都江堰等地震灾区我

们拍摄了大量框架结构房屋破坏的照

片，如图４￣１０。其中图４为灾区普遍

而且典型的底层框架柱破坏形态，图

５￣８为下部框架柱脆性破坏后房屋下

座坍塌或者倾斜坍塌，图９为顶层框

架柱破坏。

图４底层框架柱破坏

图５底层框架柱破坏，五层已变为三层

图６底层框架柱破坏，五层已变为二层

图７框架柱下部折断房屋坍塌

图８框架柱底层柱折断房屋倾斜坍塌

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从这些照片中，我们可以看到，框架柱节点破坏严重，且均为剪切破坏，导致了有些房屋完全坍塌，成为一片废墟；有些房屋底层坍塌，上部楼层完整无损的坐落或者倾斜；有些房屋损坏严重但未倒塌；也有些房屋只是局部裂缝，结构完整无损。造成这些房屋不同破坏的原因是多方面的，有设计、施工和材料等多方面因素，我们无法对每一个已破坏的或未破坏的建筑进行科学的检测和论证，也没有权利乱加评价。但从现场观察到的现象，我们可以归纳为下列四种情况：

（１）框架柱断面远小于梁断面尺寸，如图４、６、９，有些框架柱节点又表露出钢箍直径小，间距大，且大多是单肢箍，节点薄弱。柱是框架的竖向构件，地震时柱破坏和丧失承载力比梁破坏和丧失承载力更容易引起框架倒塌。柱节点的箍筋对混凝土没有形成约束，也不能防止纵向钢筋压屈，必然造成框架柱

节点脆性破坏。

（２）房屋下部为大开间框架，而上部框架中采用较多的填充墙，此类填充墙为２４０粘土砖眠墙砌筑，砖和砂浆强度较高，与梁柱连接良好。地震过程中框架上部由于此填充墙的存在，使得上部自重大、刚度大，下部框架成为薄弱层，在未对下部框架柱进行加强处理时，该体系就形成了近似于框支剪力墙结构，框架底层柱承受较大地震水平剪力，柱端节点首先脆性破坏，导致整体房屋下部坍塌坐落，如图５、７。

（３）无独有偶，同一结构单元中一边为大开间框架结构，一边在框架中使用较多的此类填充墙，致使结构形成近似于刚心偏移的框架剪力墙的受力特点，地震作用对房屋产生较大扭转的效应，导致框架柱严重受损破坏，使房屋倾斜坍塌。如图８，该房屋原为７层办公楼，倾斜坍塌下坐至２层。

然而，我们也发现了不少框架结构房屋，由于框架中采用如前所述的２４０厚的填充墙，且填充墙做到了上下对齐，布置均匀，震后虽然该填充墙上出现Ｘ型裂缝，墙体破坏严重，如图１０，而主体结构未遭损坏，房屋未坍塌且表现良好。表明此类填充墙在该结构体系中起到了第二道抗震防线的作用，经受住了这次罕遇地震的作用的考验。这一现象及上述两种填充墙在框架中的影响，值得我们重新研究框架填充墙在抗震中的效能，对抗震结构的设计也有一定的启示。

（４）楼梯间破坏十分严重，主要表现歇台板与楼层错层，楼板又为斜向杆件，引发了底层楼梯板拉裂，甚至完全拉断，楼梯梁、柱节点因歇台梁的作用形成短柱破坏，这些破坏必然导致在地震过程中加剧人员的伤亡。

上述几种框架结构在地震中的表现，我们不难发现，延性框架是结构抗震设计的关键，延性框架的抗震设计概念主要包括“强柱弱梁，强剪弱弯，强大节

图９顶层框架柱破坏

图１０填充墙出现Ｘ型裂缝

图１１震后北川县城有不少砌体结构房屋

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