唐山工业遗址地震灾害分析

唐山工业遗址地震灾害分析

地震通常被称为地震。在发生后10秒内，成千上万的人将死于困境，100栋建筑将成为废墟和巨大的灾难。如1976年我国唐山市的7.8级地震，使拥有百万人口的唐山工业重镇，顷刻间变成一片废墟；1994年洛杉矶北岭地震，造成经济损失达170亿美元；1995年日本兵库地震，地震中5438人丧生，直接经济损失达1000亿美元。以下列举近年来几次较为严重的地震灾害及给我们的启示：一、19加强内部土结构主要震害分析：1．地表出现大规模的地陷和地裂，并出现土质液化，尤其是在一些粗砂、碎石土层上也出现了液化，而此之前这些土层是公认不发生液化的。2．多段高架公路全部侧向倒下，主要原因是箍筋配置不足和锚固不合理，同时由于沿纵向，高架墩之间存在相位差，使桥梁与墩连接处拉坏，脱落。3．旧时木结构民宅大量倒塌，一方面是施工质量问题，另一方面是出于抵御台风的考虑，这种木结构覆盖了较厚一层泥土增大了结构自重，并且承重土墙的抗剪强度又较低。4．许多多层房屋底层溃塌而以上各层整体坐下没倒塌，属于薄弱底层破坏，其原因一是底层柱计算高度较小，而其受剪力又是最大的，二是日本旧建筑法规对框架柱无轴压比限制，横向箍筋的构造也过于单薄。5．约1000栋5～8层楼房出现中间楼层出现严重破坏而其他楼层震害较轻，原因有：中间楼层柱子强度不足，柱沿高度方向强度可能不均匀；结构布置偏心造成的扭转；中高层建筑基本周期与本次地震周期接近，造成共振；强梁弱柱的设计。6．许多沿街建筑房屋纵向刚度中心与质量中心存在较大偏离，导致整栋建筑往沿街方向一面倾倒，并且该侧柱子严重破坏。7．一些1975～1979年间建造的高层钢结构住宅，钢柱断面为50×50cm2，但地震中发生多处水平剪切断裂，缝宽达到10mm左右，原因有：处于连接部位，如斜撑和钢柱连接部位；处于焊接部位；不良的场地土；场地卓越周期与建筑结构周期接近。二、柱的破坏情况主要震害分析：1．大多数低层钢筋混凝土建筑物震害较轻，原因是无筋混凝土框架结构中的填充墙在地震对结构的水平刚度贡献较大。2．许多钢筋混凝土框架结构都存在薄弱层，薄弱层以外各层都有很重的外围护墙和内隔墙，大大增加了薄弱层以外各层的质量，加大了薄弱层柱的位移，若设计和构造措施不能满足非弹性反复大变形的要求，柱子即可能被破坏。3．强梁弱柱，在地震时导致柱端形成塑性铰，柱破坏后导致楼层的塌落。4．柱由于抗剪钢筋过少、箍筋设置的不合理，造成破坏。5．框架结构节点缺少配筋发生破坏，或锚固长度不足。6．设置有正交剪力墙的建筑，能控制结构的水平位移，未见或少见结构性或非结构性破坏。7．仅有一座混凝土桥梁发生破坏，其原因是地震使得一侧桥墩发生沉降，造成桥墩中柱子裂缝过大，表明柱中钢筋已经屈服。三、20主要破坏现象主要震害分析：1．土木结构：破坏的总体特征以墙体破坏为主。原因：房屋多数为抗震性能较差的墙抬梁结构；另一方面，在土木结构房屋中，木构架与墙体的运动不一致，因而墙体更易损坏。2．砖木结构：破坏主要以墙体开裂和屋顶梭瓦、掉瓦为主。原因：砖砌块本身是脆性材料，墙体的强度主要由砌筑的砂浆标号决定，如果砂浆标号偏低，墙体内主拉应力不足，地震时砌体容易剪切断裂。3．砖混结构：破坏现象主要表现为墙体开裂、错位。原因：砂浆标号低是导致墙体的主拉应力不足、地震时产生剪切裂缝的一个原因。另外，当地自建房中构造柱与圈梁问题也是砖混结构房屋受震破坏的重要原因。4．框架结构：震区有个别框架梁、柱受震开裂破坏。这主要是由框架梁、柱钢筋配置不当，如梁柱节点，特别是柱顶部箍筋未加密或加密的长度不足、梁端纵筋锚入柱内的长度不足、梁柱箍筋的端部未弯折成135°且其直段锚固长度不足10倍箍筋直径等常见错误所造成。四、2008年，四川绵川区发生8.0级地震(一)结构体系的缺陷1.部分建筑如某学校钢筋混凝土框架结构教室,由于空间较大,又缺少纵向柱间支撑,在竖向分量大于水平分量的大震作用下,柱子率先破坏而倒塌;而在同一地点相邻的多层砖混结构住宅房屋,由于合理地设置了构造柱和圈梁,砌体严重开裂却裂而不倒。2.地震中钢筋混凝土框架结构大量出现的是柱铰机制而不是梁铰机制,如漩口镇某商住楼底层,塑性铰出现在框架柱柱顶,而梁没有任何损坏,可是结构已接近倒塌。这说明按规范中计算的梁端弯矩和配筋时部分实际结构设计形成的是“强梁弱柱”。3.剪力墙结构高层建筑中的连梁,当地震作用超过“小震”时,连梁应首先开裂和屈服,起到保护墙体的作用。但震害经验表明,这种做法达不到预期效果。4.楼梯间的倒塌破坏,直接伤人和堵塞疏散通道,阻碍人员逃生。原因有楼梯间的横墙较高,侧向刚度较大,梯段平台与楼层存在错层,地震时最容易破坏。(二)近场地震灾害的影响1.次生地质灾害对桥梁的破坏巨大。在破坏严重的25座桥梁中,有10座桥梁为次生地质灾害所致,比例高达40%。次生地质灾害造成了桥梁的严重破坏,甚至是毁灭性的。2.近场地震的影响巨大。穿越地表活动断裂带及断裂带附近2km范围内的桥梁容易发生毁灭性破坏,如百花大桥距活动断层约1.0km,第五联桥整体垮塌,同时残存部分90%的桥墩出现压溃现象。3.桥梁长度、墩身高度、桥墩形式对桥梁抗震性能的影响。桥长较短的桥梁由于桥台对桥梁纵向的约束,对防止落梁起到了作用。(三)桥梁结构形式的启示与对策总结以上桥梁震害的经验教训,可得出以下结论:1.次生地质灾害的启示与对策。汶川地震中,破坏严重及倒塌的桥梁中相当大一部分是由地质次生灾害引起。工程地质是桥位选择首先要考虑的重要因素,应尽量远离陡坡危岩落石影响范围。2.近场地震的启示与对策。针对在活动断裂区桥梁破坏严重的现象,桥位选择要尽量远离断裂带,尤其应避免与断裂带小角度交叉。3.不同桥型抗震能力差异的启示与对策。在本次地震中,连续梁桥的破坏超过了简支体系桥梁。对策:加装墩梁联动装置,及合理的支座设置方式及支座构造,也解决桥墩水平地震力分配严重不均的途径之一。4.梁体移位的启示与对策。纵桥向移位的对策:增加主梁搁置长度尽量减少落梁震害。横桥向梁体移位极易带来挡块破坏,应重视挡块的设计和优化其构造,适当增加挡块与梁体间的距离,同时在两者间设置缓冲装置。5.桥长、支座布置方式对抗震的影响。桥长较