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汶川大地震災(zāi)害引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的思考

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]



    特邀專(zhuān)家簡(jiǎn)介：馮遠(yuǎn)，中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司總工程師，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)空間結(jié)構(gòu)委員會(huì)副主任委員，全國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)專(zhuān)家委員會(huì)委員，建設(shè)部專(zhuān)家，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)專(zhuān)家。
    馮遠(yuǎn)：各位專(zhuān)家、各位同行大家好，我今天發(fā)言的題目是汶川地震引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的思考。汶川地震震驚世界，我們將永遠(yuǎn)銘記這一刻，我是來(lái)自地震區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者，親歷了這次大地震，地震發(fā)生以后，我們?cè)毫⒓唇M織技術(shù)人員到災(zāi)區(qū)進(jìn)行進(jìn)行建筑物各震害考察，由此引發(fā)了我們對(duì)現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工管理的一些思考，這些思考還不夠深入，借今天大會(huì)的機(jī)會(huì)談?wù)勔恍┐致缘恼J(rèn)識(shí)供大家參考。
    第一，現(xiàn)行設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁?jiǎn)幔窟@個(gè)是一個(gè)六層的框架結(jié)構(gòu)，上面是完好的，主要的破壞是在柱，上下都出現(xiàn)了破壞，我們可以看到，這個(gè)這個(gè)混凝土已經(jīng)破碎，但是梁非常的好，從這個(gè)五層的建筑來(lái)看，他發(fā)生了明顯的側(cè)移，他也是柱端的破壞，這個(gè)也是出現(xiàn)了明顯的側(cè)移，這也是一個(gè)柱出現(xiàn)破壞的情況，可以看到這個(gè)柱子的中心已經(jīng)嚴(yán)重的壓曲。從大量的圖片我們可以看到，都是出現(xiàn)了強(qiáng)梁弱柱的情況，沒(méi)有看見(jiàn)我們所希望的強(qiáng)柱弱梁的現(xiàn)象，因此我們建議，第一所有的框架梁祝的節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該按照實(shí)際的承載的彎矩和柱的比例，并且考慮現(xiàn)澆板、梁雙筋、設(shè)計(jì)配筋的影響，考慮豎向地震影響，加強(qiáng)柱軸壓比的控制，提高底層框架柱的抗彎抗剪的能力，提高抗剪能力，建議框架柱加密區(qū)箍筋采用螺旋或焊接封閉箍，限用單拉鉤。
    第二，如何考慮框架、框剪結(jié)構(gòu)中填充墻對(duì)整體結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)，這是底層的破壞情況，大家可以看到，破壞的非常慘烈，柱子已經(jīng)完成斷了，這也是同樣的，上部也是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，上面是有一個(gè)密集的空心磚的砌體，而且是一個(gè)粗礦的大開(kāi)間，這是底部的一個(gè)破壞情況。這個(gè)是一個(gè)斜的樓，從背后可以看到，這個(gè)同樣的底部是一個(gè)車(chē)庫(kù)，這樣就使這里成為一個(gè)薄弱層，這個(gè)樓的上部是六十平米的小戶(hù)型，由此可見(jiàn)，他上面的墻非常密集，底部幾乎沒(méi)有墻體，所以可以看到，上面的墻體幾乎是完好的，沒(méi)有什么裂縫。由此可以看到，填充隔墻布置不當(dāng)引起框架結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，目前規(guī)范和現(xiàn)有計(jì)算手段無(wú)法量化分析填充隔墻對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響，尤其對(duì)于當(dāng)隔墻不織布軍運(yùn)所造成的對(duì)整體結(jié)構(gòu)的上下剛度、水平剛度不均勻性缺乏定量計(jì)算。這是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，我們必須陳陣考慮，否則在今后的地震中類(lèi)似的悲劇還會(huì)發(fā)生。
    第三，怎樣合理設(shè)計(jì)框架，框剪結(jié)構(gòu)中的填充墻。怎么樣選擇材料和怎么樣考慮構(gòu)造呢，我們首先看看填充墻有利的一面，這個(gè)整個(gè)結(jié)構(gòu)是比較好的，應(yīng)該說(shuō)沒(méi)有什么損，所以這個(gè)隔墻保全了我們的結(jié)構(gòu)，這是有利的一面，再看看不利的一面，我們可以看到，這個(gè)隔墻引起了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞，這是在我們的實(shí)際生活中比比皆是的情況，由于隔墻的設(shè)置導(dǎo)致了破壞，這是一個(gè)非常有意思的例子，這是一個(gè)大學(xué)里面的學(xué)生公寓，他們修了十六個(gè)樓，前八個(gè)樓是這樣的情況，后面的樓是這樣的情況，這兩個(gè)樓有什么區(qū)別呢，我們可以看見(jiàn)，這個(gè)屋子是一個(gè)活動(dòng)室，上面的圖片是四角設(shè)置了八個(gè)主子，而后面的樓是把這些柱子取消了。我們剛才看見(jiàn)了隔墻，填充隔墻對(duì)我們結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，再看看他自身的破壞，這是一個(gè)外墻的情況，這個(gè)是典型的剪形破壞，這些照片都是他的破壞形態(tài)，這次的填充墻的破壞非常的嚴(yán)重，這些破壞都會(huì)造成人員的傷亡，這是地下的瓦礫，都是上面掉下來(lái)的，這些會(huì)砸死多少人。這是樓梯間的情況，我們很注意他的隔墻的安全性，從圖片上可以看到，這個(gè)瓦礫已經(jīng)把樓梯間堵塞，這個(gè)破壞非常的嚴(yán)重，如果所有的逃生的人從這里通過(guò)的時(shí)候，那這個(gè)隔墻的倒塌就使這些人房子不把他砸死，也會(huì)被隔墻傷害。所以我們特別要注意，今后設(shè)計(jì)中一定要注意，作為樓梯間的隔墻的設(shè)計(jì)，我們建議，樓梯間的隔墻最好，有條件做混凝土否則的話，應(yīng)該做全場(chǎng)的鋼筋拉通，并且做鋼筋網(wǎng)的四面。我們小節(jié)一下，填充墻的連接如果按照有利的考慮，有耗能的作用，不利是剛度參與整體工作不明確，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成破壞，對(duì)自身也造成破壞。輕質(zhì)強(qiáng)板也許是高層、超高層建筑的選擇，重視作為重要逃生通道的隔墻圍墻穩(wěn)定性。
    第四，建議提高豎向構(gòu)建的最低配筋水準(zhǔn)，現(xiàn)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，房地產(chǎn)商的項(xiàng)目都有一個(gè)在合同中簽署的最低配筋率，這樣就不得不要求我們?cè)O(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，追求最低含鋼率，否則我們的市場(chǎng)準(zhǔn)入就有困難，生存也有困難，由于我們要最小最低的含鋼率，導(dǎo)致很多的建筑僅僅是滿(mǎn)足最低標(biāo)準(zhǔn)，我們想象一下各項(xiàng)最低標(biāo)準(zhǔn)的疊加就導(dǎo)致安全度低，并且加上我們現(xiàn)在施工是低價(jià)競(jìng)標(biāo)，這樣的建筑物就會(huì)出現(xiàn)能力不足的可能性，所以我們建議規(guī)范提高最小配筋標(biāo)準(zhǔn)，以能保證設(shè)防區(qū)的結(jié)構(gòu)有一定的安全度。但是我們看見(jiàn)，這個(gè)柱子的箍筋為什么出現(xiàn)這樣的情況，這個(gè)底下有一個(gè)拉鉤，這個(gè)柱子的外面可能會(huì)減小，這個(gè)圖可以看到，這個(gè)箍筋被拉出來(lái)了，這兩個(gè)面可以看到，這個(gè)鋼筋是梁的鋼筋，是一個(gè)施工的錯(cuò)誤，本來(lái)梁的鋼筋是應(yīng)該放在柱子里面，但是現(xiàn)在施工的錯(cuò)誤導(dǎo)致放在梁的外面，我們看到梁是很完好的，正好限制了柱子的外部，再看這個(gè)圖，這個(gè)箍筋是很強(qiáng)的，而且這個(gè)箍筋里面還設(shè)置了一道，但是他太細(xì)了。我們也可以看到，如果我們的箍筋再?gòu)?qiáng)一點(diǎn)，是不是我們的節(jié)點(diǎn)會(huì)更強(qiáng)一點(diǎn)。成都這次結(jié)構(gòu)的損害不是很?chē)?yán)重，主要的損害是隔墻上，大量的隔墻出現(xiàn)了破壞，這個(gè)給修補(bǔ)帶來(lái)很大的難度，現(xiàn)在成都的市容市貌也不允許大面積的搭架子修復(fù)外墻，這就給我們帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題。
    第六，加強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性，這個(gè)圖是一個(gè)學(xué)校的，兩層的框架結(jié)構(gòu)的破壞嚴(yán)重比三層的磚混還要嚴(yán)重，這是兩層的框架結(jié)構(gòu)，里面是一個(gè)保齡球館，可以看到柱子的損害很?chē)?yán)重，樓梯的損害也很?chē)?yán)重，這是一個(gè)三層的再建的框架結(jié)構(gòu)，里面也出現(xiàn)了很多的柱子的破壞，這是空曠的框架結(jié)構(gòu)，這個(gè)損害的也很?chē)?yán)重。所以我們感覺(jué)要加強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和延性，建議要設(shè)置支撐等一些措施。
    第七，設(shè)計(jì)規(guī)范中缺少中震大震的量化計(jì)算，對(duì)于中震可修、大震不倒的設(shè)防目標(biāo)，設(shè)計(jì)中缺少量化分析，對(duì)狀態(tài)目標(biāo)不清楚，震害顯示豎向構(gòu)件強(qiáng)度水準(zhǔn)和延性水準(zhǔn)不夠。加強(qiáng)性能化設(shè)計(jì)。
    第八，樓梯破壞，這次的樓梯破壞很?chē)?yán)重，很多的專(zhuān)家也看到了，很多的樓梯斷成了幾截，主要是出現(xiàn)在框架結(jié)構(gòu)，在磚混結(jié)構(gòu)中的樓梯破壞是不太多的。我們分析樓梯的破壞主要是充當(dāng)了支撐的角色，承受了很大的拉壓力，使這些樓梯全部拉斷。這是一個(gè)樓梯的很?chē)?yán)重的破壞情況，這個(gè)梯梁已經(jīng)下移了，不僅自身破壞了，而且導(dǎo)致了中間的整個(gè)損害，所以這個(gè)平臺(tái)板都耷拉下來(lái)了。
    第九，用戶(hù)二次裝修造成了結(jié)構(gòu)抗震能力降低，用戶(hù)裝修的時(shí)候使承重墻體改變，導(dǎo)致了抗震能力的降低，我們可以看看，這是兩個(gè)一模一樣的樓，左邊這個(gè)是完好的，右邊是有局部的坍塌和整體的坍塌，我們各自取了一個(gè)相同的單元做比較，左邊完好的我們可以看到，承重墻沒(méi)有改變，而右邊的這個(gè)二層下面是一個(gè)大的洞，相鄰的一模一樣的兩個(gè)單元，左邊的可以看到，所有的門(mén)頭都是連續(xù)的，沒(méi)有改變，我們從這里可以看到，我們的重墻則完全拆除了，我們看到這個(gè)是二層破壞很?chē)?yán)重，而不是一層，就是因?yàn)槎拥难b修，他拆除更改了了承重墻，這個(gè)可以看到，重墻的拆除是很普遍的，這個(gè)樓是下面塌了一層樓，最初的原貌是這樣，可以看到，超過(guò)60%的人家都是把這個(gè)重墻拆除了，只剩下里面的一個(gè)重墻，這樣的房子能夠抵抗震力嗎？現(xiàn)在住房私有化以后，大家都要進(jìn)行裝修，這個(gè)不能怪大家，他們不知道裝修會(huì)造成抗震能力的減弱我們的政府有責(zé)任對(duì)他們進(jìn)行樹(shù)立這樣的意識(shí)，而且應(yīng)該對(duì)裝修進(jìn)行監(jiān)管。
    第十，抗震縫的問(wèn)題。
    十一，建筑材料、施工管理的問(wèn)題，上午已經(jīng)講了，這里不說(shuō)了。
    這個(gè)我們不得不提一下五十年代的房子，這個(gè)樓板是很小的板，沒(méi)有構(gòu)造柱也沒(méi)有圈梁，但是他也沒(méi)有一條裂縫，這個(gè)就是施工質(zhì)量好，這個(gè)里面的人告訴我們，他在里面很安全，周?chē)臉菈牡囊凰浚允┕べ|(zhì)量好也是很重要的。
    十二，農(nóng)民自建房的抗震問(wèn)題，這個(gè)房子的沒(méi)有構(gòu)造柱的，農(nóng)民的建房這次地震中大量的倒塌，是因?yàn)檗r(nóng)民的房子都是自己和親戚們一起完成的，所以我們應(yīng)該對(duì)農(nóng)村建筑進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的工作，對(duì)農(nóng)村建筑進(jìn)行監(jiān)管，政府要加強(qiáng)監(jiān)管力度，并且對(duì)農(nóng)民進(jìn)行抗震意識(shí)的教育。這樣他們?cè)诮ǚ康臅r(shí)候，才能重視抗震。
    十三，我們?cè)涸O(shè)置了構(gòu)造柱和圈梁的教學(xué)樓屹立在強(qiáng)震區(qū)，地震的時(shí)候整個(gè)樓隨著地坪上升了兩米，后來(lái)又慢慢的下來(lái)了，但是我們這個(gè)樓最大的裂縫只有這么大，現(xiàn)在完全可以正常使用。可以看見(jiàn)，這個(gè)樓有一點(diǎn)損害，這個(gè)樓不僅是抬高，而且是平移，整個(gè)的地坪往這邊已經(jīng)錯(cuò)進(jìn)去了，在整個(gè)斷裂帶的中部，還發(fā)生了一個(gè)擠壓。
    十四，抗震墻連梁的破壞。
    十五，設(shè)計(jì)不當(dāng)造成柱的破壞，這是一個(gè)大學(xué)的教學(xué)樓，這個(gè)樓是由于前面一個(gè)小小的附屬物，導(dǎo)致了兩根柱子的破壞，其它都是完好的，這個(gè)附屬物緊貼在柱子上，使這個(gè)柱成為了短柱，造成了這么嚴(yán)重的損害，我們的設(shè)計(jì)往往只注意重大的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，而往往忽略了小的方面，所以提醒我們，任何小的問(wèn)題都不能放松。
    這也是一個(gè)非常典型的例子，這個(gè)部位的兩邊樓板不在一個(gè)標(biāo)高，這也是，這么的的梁配這么小的柱，這個(gè)柱當(dāng)然會(huì)被破壞了。
    十六，重視角柱，加腋梁柱的抗震設(shè)計(jì)。
    十七，豎向地震不容忽視，我是親歷了這次的地震，首先感到的是豎向的振動(dòng)，然后才是橫向的振動(dòng)，從災(zāi)害的現(xiàn)象來(lái)看也有豎向的振動(dòng)，我們可以看到，底下沒(méi)有出現(xiàn)什么問(wèn)題，但是到了頂層就看到一個(gè)水平的裂縫，這就是豎向的振動(dòng)，這是幾個(gè)豎向地震的震害情況。
    十八，重視突出屋面構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)，我們可以看到，這是漢旺鎮(zhèn)的，這些附屬物的倒塌是造成了非常大的危害，這是著名的道教圣地，青城山的山巒，本來(lái)也四個(gè)小塔，現(xiàn)在只有兩個(gè)了，這是江油的廣播電視中心，這是上面的一個(gè)鐵塔，這個(gè)鐵塔本身地震的時(shí)候沒(méi)有什么問(wèn)題，但是支撐他的這個(gè)柱，就是底層有四根柱子支撐這個(gè)塔，這個(gè)柱子出現(xiàn)了問(wèn)題，由此可見(jiàn)，這些突出屋面的邊角效應(yīng)是非常嚴(yán)重的。
    十九，底框結(jié)果的震害，我們可以看這些圖。
    二十，磚混結(jié)構(gòu)的震害，這個(gè)樓一共有十二個(gè)單元，我們也可以看到地震的方向性問(wèn)題，這個(gè)是一戶(hù)人家的震害，門(mén)不用開(kāi)，我們就鉆進(jìn)來(lái)了，還是蠻危險(xiǎn)的，你可以看，這是混墻的破壞，也是一個(gè)非常典型的剪切體的破壞。這個(gè)人家是斜字的裂縫，他的縱橫墻都有破壞，而且破壞的很?chē)?yán)重。這是一個(gè)教學(xué)樓，是一個(gè)八字型的樓，這個(gè)樓的裂縫很有意思，左邊的樓發(fā)生的剪切破壞形態(tài)，右邊的橫向發(fā)生了剪切破壞，所以我們感覺(jué)地震的方向性在這里是有體現(xiàn)的，這是江油一個(gè)學(xué)校的宿舍，這個(gè)表面沒(méi)有什么問(wèn)題，我們可以看到，外墻基本沒(méi)有了，都是窗戶(hù)，承重的只有里面的兩個(gè)墻，所以都發(fā)生了剪切破壞。這個(gè)也是我們剛才說(shuō)的二次裝修引起的損害。這是一個(gè)別墅，在這個(gè)區(qū)里面，他修了十棟這樣的別墅，只有這個(gè)破壞最嚴(yán)重，他對(duì)面不到五米的別墅基本是完好的，這個(gè)別墅的內(nèi)墻基本破壞了，外面也是的，整個(gè)地基也有下沉，他的左鄰右舍都沒(méi)有什么問(wèn)題，只有這個(gè)樓損害很?chē)?yán)重，這個(gè)也是剛才大家已經(jīng)看見(jiàn)過(guò)的單元，這個(gè)樓有局部的坍塌，我們認(rèn)為局部的坍塌是導(dǎo)致了連續(xù)的坍塌。這個(gè)樓是一個(gè)教學(xué)樓，這個(gè)樓我們可以看到地震的方向性問(wèn)題。
    二十一，圈梁、構(gòu)造柱在磚混結(jié)構(gòu)中的作用。這一個(gè)小小的圈梁可以把樓板支撐住，讓大家逃生，這個(gè)樓里面可以看到，沒(méi)有構(gòu)造柱，就這個(gè)圈梁使他沒(méi)有坍塌。
    二十二，設(shè)備管線削弱墻體，這個(gè)墻壁由于密集設(shè)置的管線導(dǎo)致了墻壁的削弱，尤其樓梯間的管線導(dǎo)致了墻體的坍塌，所以這個(gè)在我們以后的設(shè)計(jì)應(yīng)該要重視這一點(diǎn)。
    二十三、弧形墻的震害。
    二十四，外之裝飾的脫落、圍墻的倒塌，我想介紹一下這個(gè)圖片，這是一個(gè)大學(xué)的圖書(shū)館的構(gòu)架，整個(gè)大學(xué)只死了一位同學(xué)，就是被這個(gè)構(gòu)架砸死的。這是一個(gè)賓館的圍墻，這個(gè)路里面有一個(gè)小區(qū)。可以想象每天從這里走有多么的危險(xiǎn)。
    二十五，大震后應(yīng)將各震區(qū)的PGA值盡早的公布。
    二十六，合理制訂城市設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在我們老百姓買(mǎi)房子法國(guó)知情權(quán)，他不知道他的房子投入中的比例有多少是用在房屋結(jié)構(gòu)的，他買(mǎi)房子只看宣傳資料，并不知道這個(gè)房屋到底性能是怎么樣的。
    我們可以看到，我們到江油去，那是一個(gè)很小的城市，我們到他們家去，可以看到他們家裝修的很漂亮，但是他們損害的很?chē)?yán)重，現(xiàn)在我們了解到，很多人家的裝修費(fèi)用和購(gòu)房的費(fèi)用差不多，我們的老百姓很熱愛(ài)生活，他們不知道應(yīng)該把自己的錢(qián)投到哪里，他們不知道寶馬和夏利的區(qū)別，我們有責(zé)任，應(yīng)該給他們提供高品質(zhì)的結(jié)構(gòu)，我們提議要提高我們的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，這也是一個(gè)江油的房子，建筑非常的怪，所以破壞也很?chē)?yán)重，這種豪華的裝修所占的費(fèi)用是非常大的。
    最后我們介紹這個(gè)人家，他們告訴我們，他們家的裝修費(fèi)和他們買(mǎi)房子的費(fèi)用是一樣的，但是這個(gè)房子是整個(gè)不能用了，所以由此可見(jiàn)是多么可惜。
    最后我們介紹一下我們?cè)跒?zāi)區(qū)設(shè)計(jì)的建筑震害的情況，我們整個(gè)樓只掉了兩塊面磚，這個(gè)應(yīng)該是施工的問(wèn)題，這是德陽(yáng)體育館，災(zāi)后做了一個(gè)避難所。
    老百姓無(wú)條件的把生命交給了建設(shè)者，我們?nèi)沃氐肋h(yuǎn)。謝謝。


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