汶川地震框架柱震害的初步分析.pdfVIP

第3卷第3期 震灾防御技术 V01．3，No．3 Prevention 2008年9月 for Disaster TechnologyEarthquake September,2008 夏珊，刘爱文，2008．汶川地震框架柱震害的初步分析．震灾防御技术，3(3)：237—242． 汶川地震框架柱震害的初步分析1 夏珊刘爱文 (中国地震局地球物理研究所，北京 100081) 摘要按照框架结构抗震概念设计的要求，结构应具有多道抗震防线，其中～个原则是“强柱弱 梁”。但是在汶川地震中，框架结构柱的破坏明显重于梁，柱端与节点的破坏较为突出，即所谓的 “强梁弱柱”结构很普遍。在对地震破坏区实地考察的基础上，对框架结构梁柱节点处的破坏以及 柱顶、柱脚和柱身的震害进行分类，分析了各种震害的原因，总结了框架结构中框架柱的破坏特 点，从期为将来框架柱的抗震设计提供震害经验。 关键词：汶川地震框架柱结构震害 引言 氏8．0级地震，震中位于汶川县映秀镇。汶川大地震发生在青藏高原的东南边缘、川西龙门 山的中心，位于汶川．茂汶大断裂带上；震源深度约lO--20km，是一次以逆冲为主、兼少量 右旋走滑分量的地震，断层向西北方向倾斜，走向为226020这次地震是新中国成立以来，破 坏性最强，涉及范围最大的一次地震，直接严重受灾地区达10万平方公里，对四川省汶川县、 都江堰市、北川县、青川县、绵竹市、什邡市、彭州市及平武县等多个地区，以及陕西和甘肃 部分地区村镇的建、构筑物及生命线工程等造成了不同程度的破坏。 在我国的历次大地震中，框架结构房屋的震害比多层砌体房屋要轻得多，但是，经过抗 震设防的钢筋混凝土框架房屋也存在不少薄弱环节，在Ⅷ度和Ⅷ度以上的地震作用下有一定 数量的这类房屋产生中等或严重破坏，极少数甚至发生倒塌(高小旺等，2002)。根据国内外 的地震调查，框架柱的震害主要有以下几种类型：第一，梁柱节点的破坏，由于粱柱节点处、 柱端处于弯矩、剪力和轴力复合作用之下，且三者均比较大，柱的箍筋配置不足或锚固不好， 致使箍筋失效，混凝土开裂、剥落，纵筋压屈，这种震害现象在高烈度区较为普遍；第二， 柱顶的震害，主要表现在柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝，重者混凝土压碎崩落， 柱内箍筋拉断，纵筋压屈外凸呈灯笼状，上部梁、板倾斜；第三，柱底的破坏，柱底端的受 力状态与柱顶相似，但由于其箍筋一般较密(处在柱的箍筋搭接接头加密箍筋段)，故震害相 1基金项目中国地震局地球物理研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项项目I)QJB06^01资助 2陈运泰，许力生，张勇，杜海林，冯万鹏，刘超，李春来，张红霞，2008．2008年5月12日汶川特大地震震源特性分析报告 [收稿日期】2008-08．25 万方数据万方数据 震灾防御技术 3卷 对较轻；第四，柱身的破坏，主要是发生在地震剪力较大而柱的抗剪强度不足时，发生斜裂 缝(王则毅等，1999)。 按照多层钢筋混凝土框架柱抗震概念设计的要求，结构应具有多道抗震防线，其中的一 个原则是“强柱弱梁”。所谓“强柱弱梁”就是柱子不先于梁破坏，梁的破坏属于构件破坏， 是局部性的，柱子破坏则危及整个结构的安全。由于“强梁弱柱”型框架结构的底层柱上下 端出现塑性铰，将迅速导致结构的倒塌；反之，“强柱弱梁”型框架结构，在全部梁端出现 塑性铰并迫使结构底部也出现屈服变形时，结构才会破坏。因此，“强柱弱梁”型结构至少 存在两道抗震防线：一是从弹性到部分梁出现塑性铰；二是从梁塑性铰发生较大转动到柱根 部破坏。在这两道防线之间，大量地震输入能量被结构的弹塑性变形所消耗(李国强等，2002)。 因此，结构设计时应达到“强柱弱梁”破坏形式的多层防线要求，但是在此次汶川地震中， 框架柱的破坏明显重于梁，柱端与节点的破坏较为突出，即所谓的“强梁弱柱”结构很普遍。 本文通过对地震破坏区的实地考察，总结了框架结构中框架柱的破坏特点，从期