摘 要：通过对都江堰城区建筑震害现场的调查，分析了框架结构、砌体结构、底框-上部砌体结构、文物保护建筑等各种常见结构在汶川地震时的破坏形态、破坏原因，对防震缝、楼梯间、屋面突出小塔楼也给出了典型的震害实例，提出了设计和施工中存在的技术问题，为总结建筑结构抗震检测经验和教训，提高设计和施工水平提供依据。
关键词：汶川地震；建筑物震害；调查与分析
中图分类号：    文献标识码：    文章编号：
Investigation and Analysis of Building seismic damage in DuJiangYan After Wenchuan Earthquake
QIN Fu-hua¹ Jin Lizan¹
 (1. East China Branch of Central Research Institute of Building & Construction, MCC group, Shanghai 200433)
Abstract: According to the investigation of building seismic damage in DuJiangYan, s everal kinds of ordinary structure’s destructive forms and reasons are analyzed. Providing typical seismic damage analysis about stair、tower、seismic joint. Bringing forward some technical questions in design and construction of concrete structure. It also gives a basis for improving seismic design and construction.
Key words: Wenchuan Earthquake；Building seismic damage；Investigation and  Analysis
 
   汶川大地震发生后，受中冶集团的指示，中冶建筑研究总院派出了专家组，对中冶在灾区的企事业单位、工厂、学校、医院等进行快速诊断，以应对灾后安置和重建。专家组先后奔赴成都、江油、郫县、都江堰、什邡、绵阳等地，对受灾建（构）筑物进行快速检测。2008年10月，作者再次去都江堰完成灾后房屋检测和加固方案设计，因都江堰城建规模大、历史底蕴丰厚，地震引起的建筑物破坏形态典型，本文在这些震害调查的基础上对该城市的民用建筑进行了震害分析，这不仅是灾后恢复重建所急需，也为总结建筑结构抗震经验和教训，提供宝贵资料。
1  砌体结构
1.1墙体的破坏形态
    墙体的破坏主要表现为：墙体抗剪承载力不足。凡与主震方向平行的墙体，在水平地震作用下，出现斜向交叉裂缝，当墙体的高宽比接近1时，由于地震的反复作用，则墙体呈现X形交叉裂缝，一般底层比上层严重，见图1所示； 水平裂缝常见于纵墙窗间墙上下处，这是由于墙肢较窄（细高），在地震作用下受弯、剪双重作用的缘故，水平房屋裂缝也常发生在楼（屋）盖水平位置处，由于楼（屋）盖与墙体锚固不牢，在地震作用下不能整体运动而相互错位造成的；墙角开裂甚至局部倒塌是很常见的，由于墙角位于房屋尽端，房屋对它的约束作用相对较弱，同时地震对房屋的扭转作用在墙角处也比较大，这就使得墙角处受力比较复杂，容易产生应力集中，即便是设置有构造柱，也发现了与构造柱一起破坏的情况，如图 2、3所示。
很多情况下，各种形式的裂缝会同时存在，严重的则出现歪斜以至于倒塌现象；横墙的破坏一般比纵墙轻。
 
                     
          图1 窗间墙和窗下墙剪切裂缝                                             图2带构造柱的墙破坏
 
1.2构造柱和圈梁
  大量的房屋没有设置构造柱和圈梁（如图3），这不仅降低了墙体的抗压承载力，而且未能对砌体墙体形成约束，致使在地震作用下开裂、破碎、压溃、倾覆、房屋倒塌，损失惨痛。部分已设置构造柱和圈梁的房屋，因其混凝土断面偏小和配筋不足，没有起到应有的作用，见图2。
 
  图3墙角破坏             图4 部分倒塌图         5 框架结构震害           图6框架柱脚压酥
 
1.3预制空心楼板
  预制空心楼板是此次地震后舆论焦点之一，从倒塌的房屋中可看到（图4所示），绝大多数预制板楼面施工不按规范要求完成，在板与板之间、板与支撑结构（墙顶、圈梁等）之间未采取任何构造措施，导致楼盖整体性很差，承载力大大降低。主要表现为：板拼缝之间填充不密实，甚至有垃圾；板拼缝太小、未放置细钢筋，未用一定强度的细石混凝土填充；板端拉筋未深入墙内，而是被剪掉或向上弯折；后浇层与空心板面粘结很差，未起到共同作用的效果。有些预制空心板本身有构件质量问题，包括配筋、混凝土强度、截面尺寸和形状等等。
2  框架结构
  现浇钢筋混凝土框架结构破坏基本特征是：震害多发生于柱端、梁端，梁身的震害较少、较轻，节点的震害也较轻；框架边柱破坏程度比中柱严重，边柱之中又以角柱的破坏最严重；就一根柱子而言，柱的上端震害往往重于下端，见图5-10所示。

图7框架边柱剪坏      图9 底层框架柱破坏         图10 梁端剪切裂缝           图8 框架柱塑性铰
                
2.1强柱弱梁
  大量的框架结构出现了柱先破坏的情况（图8所示），即所谓的“强梁弱柱”，这与规范一再注重“强柱弱梁”的设计理念不相符。其主要原因是：整浇楼盖发挥了卸载和抗力作用，相当一部分荷载通过楼板直接传给了框架柱，而结构设计师在设计时都是假定荷载传递途经为板→梁→柱，这样计算出来的框架梁的弯矩和实际有较大差别；地震作用下，楼板和梁是共同作用的，框架梁得到了增强，而框架柱是孤立的。
 
2.2填充墙及围护墙          

     图11填充墙破坏                        12 围护墙掉落                           图13  墙体剪切裂缝 
 
  填充墙在框架内的砌体，在框架梁附近部位出现水平裂缝，沿框架柱附近部位出现竖向裂缝，窗间墙则出现斜裂缝（或X形裂缝），严重的还会错动、外倾或倒塌，见图11-13所示。
维护墙的震害程度往往重于主体结，甚至发生围护墙破坏后掉落或外闪现象，见图12所示。
3  底层框架

   图14 底层框架压酥                   图15 角柱柱顶塑性铰               图16 中柱弯剪破坏
      
  底层为全框架的砌体结构，由于刚度的急剧变化，房屋的侧移将集中发生在相对薄弱的底层，容易引起底层的严重破坏，从而危及整个房屋的安全,见图14所示。
  震害主要表现为：底层倒塌之后，地震作用被隔离，上部砌体结构整体往复运动减小，仅受到轻微到中度破坏。多数钢筋混凝土框架柱，在上下两端产生水平裂缝或局部压碎崩落；少数钢筋混凝土框架柱在支座处出现竖向裂缝；底层的震害表现为墙比柱严重、柱比梁严重；外墙转角处出现交叉裂缝，严重时墙角塌落；在窗口上下出现水平裂缝，在窗间墙上出现交叉斜裂缝。见图15-16所示。
 
4  文物及保护性建筑

     图17秦宴楼                         图18 基督教堂（仿古）                        图19 大成殿
  文物保护建筑多为木结构和砖石结构，仿古建筑多数是混凝土结构，这次地震中破坏比较严重，有些建筑经维修后即可恢复原貌，但有的需拆除重建，损失是无法弥补的，图17为秦宴楼，木结构，几乎完全倒塌，需重建；图18为基督教堂，仿古建筑，钢筋混凝土结构，主楼结构基本完好，塔楼框架梁柱已屈服，需拆除重建；图19为大成殿，木结构古建筑，主体损坏较轻，屋面和维护结构需大修。
5 几个重要要问
5.1防震缝
  防震缝两侧房屋相互碰撞的现象很多，对建筑结构造成一定的损坏，原因主要有两点：一是由于受到建筑装饰等的要求，设计预留的防震缝宽度不够，不能满足强烈地震发生时建筑物实际侧移量，而造成相邻单元间发生碰撞而产生震害; 二是构造处理不当，主体结构留了缝，但外装修没留缝，并采用了面砖、玻璃或铝塑板等不可压缩材料，碰撞后材料破碎、脱落，并伤及行人。图 20左图为底层商店上部为宾馆的建筑防震缝处破坏状况。  
现行规范是按照中震设计确定防震缝宽度，应适度提高防震缝宽度，需进行房屋损坏趋势检测并加强构造处理。
                                            
5.2  楼梯间                                 
楼梯间是地震时的安全疏散通道，但由于其开间小、刚度大，吸收的地震能量多，墙体、梯板、休息平台、楼梯梁均易发生破坏，甚至引起其他构件的破坏，影响了逃生的可靠性。图22 为楼梯梁破坏状况；甚至与楼梯梁相连的框架柱也会发生严重破坏，图21为某宾馆底层电梯间、与楼梯相关联的框架柱破坏状况。
楼梯间的梯板、休息平台和楼层均不在一个水平面上，影响了结构的整体性，易造成转换结构的破坏；同时，由于梯板这样的斜向受力构件的存在，地震时起到很多作用，过去设计时一般不考虑，存在着不确定性，应引起足够的重视。

图21楼梯间框架柱及墙开裂状况                               图22楼梯间梁破坏状况
 
5.3 突出屋面
  突出屋面的塔、楼梯间、电梯间、水箱、女儿墙、烟囱、铁塔等，由于“鞭梢效应”，地震作用比下部主体大许多，致使其结构特别容易破坏。图23、24 为某商务店酒屋顶钢筋混凝土塔倒塌状况，塔的首层混凝土柱端剪压破坏，使塔倾斜并倒塌；图25为教堂塔楼部分，混凝土边柱已出现塑性较，梁已出现剪切破坏，而塔下面的主体框架结构基本没有开裂

  图23  酒店突出屋面的小塔楼      图24 小塔楼首层柱破坏       图25 小塔楼破坏状况
6  结论
  汶川大地震中，都江堰实际烈度为8-9度，超出了设防烈度，大量房屋破坏和倒塌，伤亡惨重。通过对震害建筑的调查分析，发现几乎所有受损严重的房屋都能在设计、施工和材料等方面找到明显问题，如果能严格按照国家工程建设标准进行设计和施工，达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的“三水准”抗震设防要求，即便实际烈度超过设防烈度，可以做到“裂而不倒”，对生命财产的损失就不会如此惨重；对过去未达到设防要求的房屋没有进行全面房屋加固改造，也是导致大量房屋倒塌的重要原因。