历年破坏性地震震害特点及震后建筑破坏规律的研究

历年破坏性地震震害特点及

震后建筑破坏规律的研究

摘要：论文主要阐述了地震的基本概念、震害特点和地震分类，着重阐述地震作用时对建筑物的破坏机理。论文以历年地震的资料为分析依据，对震害中建筑物的破坏分为非结构构件破坏和结构构件破坏进行讨论，同时结合在地震中表现良好的建筑的优势特点，最终提出了建筑物的防震减灾措施，并在文末对论文进行了总结。

关键词：地震，震级与烈度，建筑震害，防震减灾

前言

由于地震的特点为：突发性，破坏面积广，区域性强，具有续发性、多发性、灾难性、社会性和救灾艰巨性，使得地震成为危害人累最严重的的自然灾害之一。影响范围最广，震害最为严重的512汶川大地震造成了十余万人死亡，上百万人无家可归，也使国家经济文化的发展遭到重创。在地震频发的近几年，国内外各地质专家、地震研究专家一致认为地震发生的因素是多方面的，但是刘丹教授在自己的一篇文章中提到：造成人员伤亡的不是地震，而建筑物的不抗震是更大级别的地震。因此，提高建筑物的抗震性能才是治标治本的抗震减灾合适途径。

第一章历年地震

1.1地震的概述

地震又称地动、地振动，是地球内部结构发生急剧变化，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震是地球在运动和发展中产生的能量使地壳和地幔上层岩层产生了很大的应力集中，当应力集中超过某处岩石强度极限时，岩石遭到破坏，产生错动，将积累的应变能转化为波动能，形成构造地震。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。

1.2历年地震震害情况分析

地震一旦发生，有时会造成无法想象的后果，尤其是对人们的生命财产安全

的威胁和对建筑物的破坏，所以，找出历年典型大地震的资料，进行整理和分析至关重要。现将搜集好的资料列入下表：

整理好历年典型的大地震，对其产生的震害特点，破坏规律进行分析，这才是我们所要的结果。

图2.2 填充墙坍塌

第二章 地震震害分析

地震震害从结构受力的方面来看可分为两类：非结构构件和结构构件的震害，在此对各种震害作了具体分析如下。

2.1非结构构件震害

在各个地震中，非结构受力构件震害分布广泛，种类繁多，震害程度因地理位置而异。按照构件种类划分，主要有下面三种：

2.1.1墙体装修面层的震害分析

墙体装修面的震害主要有以下形式：厨房，卫生间面瓷砖在门窗洞口由于过大的地震应力产生斜裂缝；楼底层的顶部外墙也因受到局部的扭转产生斜裂缝导致面砖整块掉落；大厅内部的外墙面砖局

部产生裂缝，严重者局部脱落；室内填充

墙内有局部抹灰面层掉落；还有部分由于

填充墙开裂引起面层掉灰。当然，地震力

是产生这些震害的导火索，但是，仔细观

察震后的破坏可以看到，面墙下抹灰坑坑

洼洼，砂浆未达到标准的饱满度，有些面砖

下甚至有空洞出现，而大部分掉落的面砖正是贴面转未达到施工规范要求的，这也从另一个角度解释了我国建筑物在日益完善的抗震规范指导设计下仍然难逃倒塌的厄运。

2.1.2框架结构填充墙震害分析

根据混凝土设计原理理

论，框架结构的墙体只是起分

隔作用而不参与受力，但是在

这样的大地震中，由于框架梁

柱的扭曲，导致框架结构墙体

开裂。墙体开裂的主要部位和

形式有：窗间墙X 型贯通型裂

缝（如图2.1）、混凝土梁支座图2.1 X 型贯通型裂缝

处临近填充墙体有放射状斜裂缝、门窗洞口及预埋消火栓、填充墙顶部与框架梁底交接处有水平贯通裂缝、沿剪力墙或框架柱高度方向与填充墙交接处有竖向贯通裂缝、电气柜等墙体边角部位有斜裂缝。框架结构中填充墙的破坏非常普遍,即使在地震烈度较低的成都市区,也有一部分建筑物的填充墙和梁柱界面上出现明显的裂缝。填充墙的破坏形态与填充墙的几何形状、填充墙所用的砌体材料、填充墙与主体结构的连接情况等因素有关。填充墙自身严重破坏的情况有出平面破坏出现明显的斜裂缝和部分压碎或坍塌（如图2.2）。调研发现,用空心砌块砌体作为框架结构填充墙时,填充墙的自身破坏相比于实心砖砌体更为严重,此时填充墙的破坏有助于耗散地震能量,从而保护了主体框架。从填充墙的破坏形态可以分析其在地震过程中所起的作用,有助于人们认识填充墙和框架结构相互作用的机理。

2.1.3变形缝震害分析

变形缝包括防震缝、伸缩缝和沉降缝。地震中变形缝的震害主要形式有：不同建筑的抗震缝在外立面上的填充材料沿高度方向受地震影响脱落；基础与侧向支撑杆锚固端跨越变形缝的两侧，导致伸缩缝两侧墙体错位开裂；防震缝外层金属皮由于地震作用压缩变形，严重者有脱落；由于伸缩缝过窄，不能起到防震缝的作用，地震时缝两侧墙体发生碰撞而造成破坏。

2.2结构构件的震害

在这些大型地震中，结构构件的破坏也是十分严重，而这些震害以框架结构最具代表性。一般情况，柱的震害重于梁，角柱的震害重于中柱，短柱的震害重于一般柱，柱上端震害重于下端。柱子同时承受竖向轴力和两个主轴方向的弯矩和剪力作用，受力复杂：柱子的地位又最重要，一旦柱子破坏，整栋房屋就有倒塌的危险了。在钢筋混凝土框架结构中，提倡“强柱弱梁”就是从大量地震震害中得出的教训。我们所说的构件类型有：主梁、次梁、柱、板和剪力墙等，在考察过程采集到的地震震害主要有：

2.2.1楼板震害分析:

主要表现形式：楼层中，搭接在梁上的板与梁的交界处，沿梁长度方向出现通长水平裂缝和放射状斜裂缝。屋面挑板板底和梁底部存在裂缝情况，但是对于钢筋混凝土结构，梁都是带裂缝工作的，有内部钢筋承受拉应力，该裂缝并不影

图2.3 被压屈的呈灯笼状纵筋

响结构的安全。需要提及的是单层钢筋混凝土厂房屋盖系统的震害，主要表现在震落，错位，甚至造成屋架失去侧向支撑而倒塌。靠近柱间支撑的屋架端部，屋面板主肋发生斜裂缝，因为该处的屋面板传递的地震力最大。

2.2.2承重墙柱震害分析:

主要表现有：局部开裂、墙皮掉

落，甚至有露出剪力墙内钢筋的情

况，具体分析就是，柱端弯剪破坏，

上下柱端出现水平裂缝和斜裂缝，有

时也有交叉缝，混凝土局部压碎，梁

端形成塑性铰，严重者，混凝土剥落，

箍筋外鼓绷断，柱筋弯曲。柱身剪切破坏，多出现交叉斜裂缝和S 形裂缝，箍筋屈服断裂。角柱破坏，短柱破坏。施工完成初期的剪力墙，表面砂浆面层大块脱落。柱的破坏大多发生在梁、柱和填充墙体的交接处，框架柱局部混凝土脱落，有甚者在某框架结构出屋面小塔楼梁柱节点的梁底以下25公分的范围内，柱内混凝土全部压碎掉落，内部仅留被压屈的呈灯笼状纵筋（如图2.3）。

2.3未倒塌建筑分析：

由于我国在唐山，汶川等几次地震中建筑物破坏较为严重，残余建筑有些表现良好，但是并不具有代表性，所以，笔者通过互联网了解了国外在一些在防震减灾中表现较好的建筑上所做的措施。

2.3.1日本—出色的建筑结构和先进的隔振技术

众所周知，日本是个地震多发的国家，但因地震造成的伤亡人数却不多。为什么日本能将“地震大国”变为“减灾大国”？ 2012年3月，日本的东北部海域发生里氏9级地震引起的高达10米的大海啸，吞没了日本东部沿海地区。在本次的强震中，虽然日本损失惨重，但是由于地震作用而坍塌的房屋少之又少，我们应该从中得到什么警示和教训？

日本大多数建筑采用钢结构和木结构，其良好的抗震性能是建筑物经历强震后仍坚挺不倒的主要原因。此外，日本把恐惧感转为危机意识，时刻坚持防灾教育等都是重要原因。日本在经历9.0级大地震及大海啸后，日本的多层、中高层