地震对房屋结构破坏的认识与我们的责任.ppt

地震对房屋结构破坏的认识与我们的责任,工程抗震知识教育与培训,浙江中成建工集团有限公司安徽分公司 2013年8月,一、对地震的认识,1、地震的成因,板块构造说 板块构造理论，是从海底研究得出的，是了解地球形态的一把钥匙。,地球表层是由一些板块合并而成.这些板块就像浮在海面的冰山，在熔融的地幔岩浆上漂浮运动。所谓板块构造，讲的就是这些坚硬的岩石板块以及它们的运动体系。地球表层主要有六个基本板块，板块是坚如磐石，其内部是稳定的，地壳处于比较宁静之中，而板块之间的交界处是地壳运动激烈的地带，经常发生火山喷发、地震、岩层的挤压褶皱及断裂。,如果一个或者两个板块边缘都是很薄的海洋岩壳，那么，一个板块就可能滑向另一个，当两个板块运动到一起时，它们之间的摩擦造成戳穿和剧烈运动，因而产生地震带。海洋下沉岩壳向更深层地壳运动，在接近热核（hot core）深层时融化，然后融化的岩浆喷出地表，形成火山喷发现象。如果这两个板块携带着大陆，那么，它们将相互接近。大陆壳比海洋岩壳密度小，所以，如果一个大陆接近一个下沉板块边缘的时候，就不会滑向另一块岩壳的下面，所以，就会防止它下面的板块继续下沉。如果两块板块各具有一片陆地，相互碰撞时都不会塌陷退让，撞击的结果形成长长的山脉。喜马拉雅山是世界上最高的山脉，就是由于4000-4500万年前，印度板块和亚洲板块相撞形成的，现在仍然在缓慢上升。,2、地震等级与地震烈度 震级是指地震能量释放的大小；烈度是地面遭受地震影响和破坏的程度。它们是衡量地震的两把“尺子”。一次地震只有一个震级，但烈度不只一个，一般而言离震中近的地方烈度高，破坏大；反之烈度低，破坏小。烈度的大小还和地质情况的差异有有很大关系，比如是否是在断裂带上。 我们经常听说，这个建筑能抗几级地震，实际上这个概念是不准确的，所以施工图纸上都是说明地震设防烈度，比如合肥地区就是7度抗震设防。,地震发生时，地下岩层断裂或错位释放出巨大的能量，激发出一种向四周传播的弹性波，这就是地震波。地震波主要分为体波和面波。体波可以在三维空间中向任何方向传播，又可分为纵波和横波。纵波 振动方向与波的传播方向一致的波，传播速度较快，到达地面时人感觉颠动，物体上下跳动。横波 振动方向与波的传播方向垂直， 传播速度比纵波慢，到达地面时人感觉摇晃，物体会来回摆动。面波 当体波到达岩层界面或地表时，会产生沿界面或地表传播的幅度很大的波，称为面波。面波传播速度小于横波，所以跟在横波的后面。,3、地震对土木工程的破坏,唐山大地震7.8级，95%的房屋被摧毁,1 1976年7月28日凌晨3时49分56秒，唐山市发生7.8级强烈地震，这是中国历史上、也是400多年来世界地震史中最悲惨的一次。 这次地震破坏范围超过3万平方千米，有感范围波及全国14个省、市、自治区，相当于国土面积的一半，这次地震有24.24万人死亡，重伤16万，轻伤36万。震后唐山一片废墟，倒塌房屋530万间，经济损失100亿人民币。震时列车出轨，桥梁坍塌，供水供电，交通，通讯等系统破坏。,3、2008年汶州大地震（重点介绍） 2008年5月12日14时28分，在四川省汶川县映秀镇附近发生80级的地震，震中位于北纬3l度，东经1034度。此次地震是新中国成立以来破坏力最强、波及范围最广、救援难度最大的地震，给震中和地震波及区带来了极大的损失，而造成损失最直接的原因之一是房屋建筑的破坏和倒塌。据统计此次地震造成的直接经济损失达8451亿元， 地震造成69227人遇难，374643人受伤，17923人失踪。,地震成因 印度洋板块向亚欧板块俯冲，造成青藏高原快速隆升。高原物质向东缓慢流动，在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压，遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡，造成构造应力能量的长期积累，最终在龙门山北川映秀地区突然释放。逆冲、右旋、挤压型断层地震。四川特大地震发生在地壳脆韧性转换带，震源深度为1020千米，与地表近，持续时间较长，因此破坏性巨大，影响强烈。,汶川大地震过程中地表位移场的变化,汶川地震时地表破裂位移滑动过程,5月14日航拍的地震后汶川县映秀镇,绵竹市遵道镇鹏花村在地震发生前后的对比图,5月14日，绵竹市汉旺镇。亲人们在死去的孩子身边痛哭。,四川省汶川大地震灾区5月17日频繁发生余震，岷江两岸多处因山体滑坡和塌方形成危险的堰塞湖。,地震造成的房屋倒塌或者其他次生灾害，造成大量人员伤亡和财产损失，居各种灾害第二位，给无数的家庭带来永久的伤痛。比如1906年4月18日凌晨5时13分，美国旧金山发生里氏8.3地震，无数房屋倒塌，水管、煤气管道被撕裂，遇到明火，发生大火，整整燃烧了3天，烧毁了520街区近3万栋楼房，死亡6万余人。 房屋结构由于地震的作用造成的破坏大致由以下几种原因 1、选址不当，如果房屋选址距离地质断层、断裂带很近，就会造成房子的破坏，而这种地层断裂或者错位造成的破坏是巨大的，几乎没有土木工程能够抵抗。比如台湾集集地震导致的水坝溃坝；比如四川省彭州市白鹿中学断裂带通过。,石岗大坝拦截大家溪，是台中县主要饮用水源之一，全长700米，兴建于194-1977年。9.21地震中受断层作用北段三跨泄洪道断塌，断裂处南侧拱起约9.8米，北侧约2米。,2、不当的设计与施工： 在市场经济条件下，房地产开发商要求设计合同签订最低含钢量，导致很多建筑都只能满足规范各项最低标准，将各项最低标准叠加，必然导致结构安全度降低，设计和施工时间不断压缩导致了不科学的建设周期，加之普遍存在的施工低价中标，又叠加了施工最低标准。 施工中的不规范就太多了，主要是指工序操作层面的，有很多是大家在施工操作中经常性、习惯性的。 3、还有不使用不合格的材料、不正确的使用，比如装修中擅自破坏结构等发现问题不及时加固。等等。 作为建设者，工程就在我们的手中诞生，选址、设计、使用等环节我们左右不了，但我们的操作环节质量决定了工程的实体质量。“百年大计，质量第一”，以下就着重就不当的施工容易造成结构薄弱部位，影响结构抗震安全，结合图片和地区工程实际，与各位共同探讨，以期引起各位重视，自觉认真执行规范。,四、结构施工中常见的通病及防治措施,1、框架结构柱、梁端箍筋加密区、节点核心区箍筋设置、钢筋非连接区段、焊接与连接质量保证等。 “强柱弱梁、强剪弱弯、节点更强”等，是结构设计的一个原则，其目的就是使结构在地震作用下有优良的抗剪功效，实现延性屈服机制，保证结构不倒塌。 地震作用下框架结构破坏有整体倒塌、局部垮塌、房屋倾斜等，特征主要为：底层柱柱端混凝土剥落、压碎，柱纵筋压曲、梁端弯剪破坏、梁柱节点破坏等等。,框架结构房屋破坏发生局部垮塌、整体倾斜的主要原因是柱（尤其是底层柱）的破坏。底层柱上下端均出现塑性铰，但还有一定的承载力时，房屋底层发生整体倾斜。当地震作用时间增长，幅度增大，尤其是这次地震有时间间隔不长的二次主峰作用，使得已严重受损的主要承重构件再度遭受水平作用，致使房屋底部楼层发生垮塌。而出现这种情况的房屋大多是：底层为大空间，隔墙很少，上部为住宅，隔墙较为密集，引起上下层刚度突变，底部成为薄弱层，严重破坏。,北川县城多层办公楼在遭受大震时完全倒塌，各层重叠，框架梁柱节点破坏，框架柱倒塌至水平位置,汶川县映秀镇中学五层教学楼整体倒塌，各层柱剪断形成阶梯,都江堰市区底层为商铺，上部四层为住宅。图中原为五层，一、二层倒塌，上部基本完好。,都江堰市区酒店式公寓楼，框架，底部为架空层，隔墙少上部为五层内走廊式公寓，隔墙多。图中为底层柱上下端出现铰，倾斜。,框架柱破坏 对于多层框架结构，地震中柱端弯剪破坏比较多，尤其是底层空旷，填充墙较少时破坏更加严重。主要表现有：柱端混凝土压碎、钢筋裸露、纵筋压屈或箍筋拉断、柱折断。 短柱是指钢筋混凝土结构中按内力计算值得到的剪跨比MC/(VCh0)不大于2、反弯点在柱子高度中部、柱净高与柱截面高度之比Hn/h不大于4。实际工程中，应注意由于实心粘土砖填充墙对框架柱的约束，如：框架柱间砌筑不到顶的隔墙、窗间墙以及楼梯间休息平台使框架柱变成短柱。还应注意计算的方向，柱子的截面高度应选取沿填充墙平面内的柱子截面尺寸，而不是选取柱子截面尺寸最大值(尽管这二者有时可能会相同)。 短柱的几种类型 1.错层短柱。出现于楼层不同标高相连接的柱。 2.夹层短柱。出现于带走马廊的夹层中。 3.全层短柱。,4.填充短柱。这是柱被硬质装修所约束形成的短柱。虽然柱身较长，在构造上仍应按短柱对待。国内外历次震害调查报告和模拟实验结果均表明：短柱容易发生沿斜裂缝截面滑移混凝土严重剥落等脆性破坏。其破坏特点是裂缝几乎遍布柱全高，斜向裂缝贯通后强度急剧下降，破坏非常突然。尤其是同一层同时存在长住和短柱时，常由于短柱率先失效，而导致建筑物的局部乃至整体倒塌。 11G101-1图集中规定：当柱净高（包括因嵌砌填充墙等形成的柱净高）与截面长边尺寸（圆柱为截面直径）的值Hn/hc4时，箍筋沿柱全高加密。 小墙肢即墙肢长度不大于墙厚4倍的剪力墙。矩形小墙肢的厚度不大于300时，箍筋应全高加密。 这些部位施工方面的原因主要是柱端箍筋加密区箍筋间距过大、梁柱纵筋锚固不满足，混凝土骨料级配不好以致节点区或上下端混凝土压碎，其危害告诉我们工程中的问题，看似小问题，施工中怕麻烦，一味贪图方便，想省一点人工，结果常常会造成很大的损失。,都江堰市一在建小区的独栋别墅错层处短柱混凝土碎裂、剥落、钢筋裸露等严重破坏的情况,这是都江堰市区一小区商住楼底层柱上下端箍筋间距偏大，间距不均匀，地震来袭击时，纵筋压屈、混凝土压碎的情况。,都江堰市一工业建筑底层柱上端箍筋间距偏大，柱纵筋压屈,青川，三层框架结构，施工时该处箍筋偏位，间距过大，底层柱上端纵筋压屈,楼梯二、三层间的平台处的斜向框架梁梁柱节点的破坏，其箍筋间距偏大甚至漏设，节点处混凝土不密实，施工缝处的连接也很差。地震来袭时，终未能幸免于难。,汶川映秀镇五层框架结构，梁柱节点区箍筋放置不均匀，纵筋在地震力作用下呈现灯笼状鼓出。,汉旺，三层框架结构，二层梁柱节点处箍筋间距过大，主筋鼓出，混凝土剥落,2、框架-剪力墙结构 框架-剪力墙或剪力墙结构在地震中的破坏特征主要表现为：剪力墙身发生剪切破坏或边缘构件压弯破坏，以及墙身沿施工缝滑移错动的水平施工缝剪切破坏；框架部分梁、柱或节点出现裂缝。 剪力墙水平施工缝、混凝土接槎处的清理和交接质量直接关系到抗剪切能力，由于混凝土结合不良，就会形成抗震薄弱部位。 墙身L形转角形墙及一字形暗柱等部位，由于刚度大而应力集中，是最容易受损的部位，一字形暗柱在剪力墙受力过程中，其最外边缘部分的应力将大大高于其他部分而易于破坏。而很多钢筋工认为剪力墙及暗柱、约束边缘构造等的拉钩认为不重要，应该两个135度弯钩往往做成一头135度，一头90度；拉钩遗漏的情况比较多。 剪力墙的连梁部位在地震中主要以剪切破坏为主，所以设计规范要求对于一、二级抗震等级各类构件中的剪力墙连梁，当跨高比（L0/h2.0）,且连梁宽度不小于200时，另设斜向交叉构造钢筋；当截面宽度不小于400时，另设设置斜向交叉暗撑，全部剪力由暗撑纵筋来承担，并按框架梁要求设置箍筋加密区。这样的设置能有效拉高连梁的抗剪钢筋效能，延迟连梁的剪切破坏发生，提高连梁的延性。,都江堰一八层框架-剪力墙结构剪力墙身裂缝处墙身分布钢筋被压屈,都江堰十三层框架-剪力墙结构的L形转角墙边缘构件、一字形暗柱纵筋压屈破坏，混凝土压碎，纵筋屈服。,都江堰市区八层框架-剪力墙结构弧形剪力墙水平施工缝破坏的情况，左侧图片显示施工缝处竖向分布筋断裂。,都江堰、彭州十一、十六层框架-剪力墙结构连梁破坏的情况，右侧图片是小跨高比连梁发生剪切破坏，交叉裂缝相交处混凝土被压碎。,对于施工缝处的混凝土浇筑，要求： 1、已浇筑混凝土，其抗压强度就不小于1.2N/mm2，也就是人踩上去没有脚印来直观判断； 2、在已硬化的混凝土表面上，应清除水泥薄膜、松动石子以及软弱混凝土层，并充分湿润和冲洗干净，且不得有积水； 3、浇筑混凝土前，应行在施工缝处铺一层与混凝土内成分相同的水泥砂浆；竖向结构混凝土浇筑前，应先均匀铺3-5cm厚与混凝土内砂浆相同成分的水泥砂浆。使用预拌混凝土泵送的，可以采用润管砂浆，应禁止无接浆浇筑混凝土； 4、混凝土应仔细捣实，使新旧混凝土紧密结合。,3、楼梯 楼梯在框架结构中，由于对结构刚度影响比较显著，楼梯受到的地震损害比较普遍，产生的破坏也非常严重。 （1）板式梯板震害中，其中有在板施工缝位置产生剪切滑移裂缝，这是因为施工的原因留缝位置不当、施工缝未清理干净致使夹渣产生等使施工缝成为薄弱部位造成的。其他的破坏情况有沿板宽出现贯通裂缝，梯板钢筋被压屈或拉断；板断裂并产生较大错动，钢筋与混凝土剥离等。 （2）板式楼梯平台梁震害出现在梁端及上下梯板相交处。梯梁在上下梯板相交处处于面内和面外同时受力的复杂应力状态下，破坏以剪扭破坏为主；梁端有剪切破坏和弯曲破坏； （3）平台梯柱震害与框架柱类似，当梯柱截面较梯梁截面小较小时出现柱端破坏。,梯板在施工缝位置剪切破坏 汉旺七层底部框架-剪力墙底部楼梯在施工缝处破坏，钢筋断裂或压曲,梯板施工缝处破坏情况,框架结构楼梯底层平台梯梁在上下梯板相交处破坏的情况,都江堰七层框架结构楼梯底层平台梯梁梁端弯曲破坏,都江堰在建工程楼梯起步处小柱破坏,4、填充隔墙等围护结构 填充墙等围护结构主要震害表现为砌体填充墙由于剪切破坏产生X形裂缝、沿裂缝线的块体垮塌、墙体失效整体垮塌、墙体与柱墙的连接破坏、女儿墙和栏板的破坏或塌落等等。 （1）砌体填充墙 钢筋混凝土框架结构房屋的底部区域和框架-剪力墙结构的中下部楼层的砌体填充墙在地震作用下情况比较严重，框架的层间变形最大值发生在底部几层，框架-剪力墙结构的层间变形最大值发生在（0.4-0.8）H左右，若框架-剪力墙结构中的剪力墙偏少，则其最大层间变形位置会下移。较大的层间变形是导致砌体填充墙破坏的主要原因。在往复水平地震作用下，墙体一般先沿对角线剪切破坏，产生X形裂缝；当裂缝开展到一定程度，砌体会丧失承载力，沿裂缝线成块体垮塌，重则整片墙全部垮塌。 施工中往往发现构造柱插筋未预留，后植筋锚固力质量得不到保证，特别是上部钢筋，这些问题都应杜绝； 砌体填充墙破坏虽不象主体结构破坏那样带来的严重后果，但其损坏或倒塌，同样会造成人员伤亡和财产损失，震后修复加固的代价也是很高的。,这二张图显示的是因为砌体填充墙与主体柱、墙等连接问题而产生的破坏。,都江堰一在建工程四层框架底层页岩空心砖填充墙X形裂缝,都江堰一十三层框架-剪力墙结构第五层页岩空心砖填充隔墙墙角垮塌,砌体、过梁与柱连接失效致使局部垮塌图,配电箱、开关盒处墙体因管线集中设置处薄弱部位应力集中，沿垂直主拉应力方向开裂破坏。,5、变形缝 在实际施工中，往往缝中有混凝土块体等建筑垃圾，建筑在地震作用下产生的相互碰撞使得变形缝两侧的梁等构件破坏。我们要注意一个是缝的净宽度要满足设计要求；二是缝内混凝土块体等建筑垃圾要清理干净。,这是绵竹汉旺东汽宾馆变形缝震害，因缝内有大量的混凝土块体未清理，建筑的碰撞挤压使得变形缝处的封边梁侧向破坏。,6、农村自建房 每次地震来袭击时，大量倒塌和严重损坏的房屋建筑中，农村自建房占有很大的比例。特别是边远的地区，大量的农村自建房没有抗震设防和抗震能力，往往是受灾的“重灾区”。我们基本上老家都在农村，在外面赚了些钱后，会回老家盖房子，为小孩子娶媳妇，改善居住条件，往往是花费自己一生的积蓄，关注自建房屋的抗震安全，事关各位的切身利益。农村自建房屋参与建设的工匠，好多是我们这样经历过工程建设施工的建筑工人，但技术素质、操作质量，参差不齐，直接关系到这部分房屋的施工质量。 在一些城镇，靠近主干道，会大量建造底层是临街商业店铺，上部二、三层住宅的建筑。有共同的特点：底层纵向墙体沿街面设置较少甚至未设，大多设置在建筑物的后面，中间偶尔设置少量。墙体采用砌体居多，部分临街面外纵墙设置于二层悬挑梁承托的边梁上。地震造成的破坏主要有整体垮塌，一层钢筋混凝土结构垮塌，房屋倾斜，上部砖砌体受剪破坏或局部垮塌等。,彭州三层底框架底层严重破坏情况,砖混结构墙体的大面积垮塌，从断口来看，墙体厚度仅120，转角部位均无构造柱，楼层位置也无圈梁。,这是位于北川县城的一砖混结构房屋，圈梁、构造柱形成了有效的约束体系，提高了房屋的抗震性能，尽管发生了很大的侧向位移变形，但未倒塌，体现了构造柱和圈梁的抗震能力。,安县外推砖混结构房屋上层外推墙局部垮塌，纵墙为120厚，且角部无构造柱，角部砌筑时也未留马牙槎,施工中的外推房纵墙损坏，120厚，转角及大洞口边无构造柱，窗边墙段长度偏小，破坏情况,乡镇自建临街家带店房屋，具体抗震措施建议有： 1、上部砖墙应设构造柱； 2、采用现浇钢筋混凝土楼屋面板 3、加强下部底层框架柱的配筋，提高其在砖墙失效后的承载能力 4、底层砖砌体墙应采用配筋方式，提高其抗剪承载力和抗倒塌能力 5、在临街面纵向方向适当增加钢筋混凝土抗震墙 6、上部砌体墙应与底部的框架梁或抗城震墙对齐，外纵墙和横墙应避免置于悬挑梁上，使地震剪力的传力途径尽量直接。 农村自建房应效仿砖混结构房子，砌体转角处、房屋角部、大面积开口处两侧应加构造柱，楼层位置应设圈梁，楼板与屋面板尽量选用现浇钢筋混凝土结构；预制空心板应保证搁置长度不少于100，且端头应座浆；砖砌体厚度尽量采用240，少用空斗墙，砌体应注意选材，砖块砌筑前应浇水湿润，砂浆灰缝饱满，组砌合理，断砖不要集中使用；后期装修时，墙面开槽不能过深。,五、地震模拟试验,日本防灾科学技术研究所的振动台试验视频，全尺寸6层钢筋混凝土框架结构房屋，长17米，宽12米，高16米。各个角度记录了试验柱等构件破坏情况。,六、创优质结构工程的措施,（一）目标与策划 （二）培训交底 1、进行质量意识教育 2、加强对劳务队伍的培训 3、加强对图纸、图集、规范的学习 （三）样板制度：事前详细可靠技术交底，可将第一个施工段的各道工序作为样板，严格验收； （四）三检制度：自检、互检、交接检 (五)、质量会诊：生产质量例会、讲评 (六)、质量奖罚：制定奖罚标准，奖罚结果张榜公布 (七)、成品保护,七、具体的创优质结构工程措施,（一）钢筋工程 1、钢筋滚压直螺纹机械连接 严格按规范钢筋机械连接技术规程JGJ 1072010操作施工，注意： （1）钢筋端部不平时，应用砂轮切割机切掉。 （2）钢筋套丝完成后，专用直螺纹量规检验，通规能顺利旋入并达到要求的拧入长度，止规旋入不得超过3p。 （3）安装接头时可用管钳扳手拧紧，应使钢筋丝头在套筒中央位置相互顶紧。标准型接头安装后的外露螺纹不宜超过2p。 （4）安装后应用扭力扳手校核拧紧扭矩，拧紧扭矩值应符合规程中表格要求。 （5）自检合格的丝头，一头拧上同规格的保护套，另一头拧上同规格的连接套。,1、钢筋加工 箍筋弯钩角度必须为135度，平直部分长度为10