吳  偉  （中聯(lián)西北工程設計研究院）

李  曦  （西北電力設計院）

    首先我們看一下四川大學土木工程系對汶川地震中綿竹市中小學校舍應急評估震損估計，如表1。

             表1 綿竹市中小學校舍應急評估震損估計

    本次汶川地震中綿竹地區(qū)烈度為10～11度，從表中數(shù)據(jù)可以看出，砌體結構倒塌的超過20%，而框架結構沒有倒塌現(xiàn)象。正是由于砌體結構的整體性差，抗震性能較低，才導致其在地震中的表現(xiàn)不盡如人意，故在今后的設計中筆者不推薦采用砌體結構。然而，由于有的建設方往往不太了解不同的結構形式在抗震性能上的差異，單一從經濟角度考慮，會要求設計院采用砌體結構，對于這種情況建議設計人員應盡量向甲方說明情況，說服甲方從長遠考慮，盡量不采用砌體結構形式。同時也建議抗震規(guī)范對砌體結構的采用提出更嚴格的限制，例如一些重要的公共建筑如學校、醫(yī)院等禁止采用砌體結構，或進一步限制砌體結構的層數(shù)高度等。當然，由于目前我國經濟發(fā)展的區(qū)域不平衡，可能某些地區(qū)不可避免的還要采用砌體結構，在這種情況下，設計人員就應該采取一些措施，加強砌體結構的整體性，提高其抗震性能，下文將對此做進一步討論。

 

    從多數(shù)專家學者的調查研究中可以看出，教室窗間墻的破壞形式是墻體出現(xiàn)X型裂縫，尤其是建筑物的一、二層，基本表現(xiàn)出剪切破壞特征。這是由于一般情況教學樓滿為了足大空間的需求，在窗間墻上設置大跨度梁，在地震力的作用下，窗間墻處于豎向壓力、水平剪力以及地震扭轉效應的復合受力狀態(tài)，一旦墻體內部的主拉應變超過材料的極限拉應變，就會發(fā)生剪切破壞或沿著灰縫出現(xiàn)斜裂縫。于是在地震力反復作用下就會形成x形裂縫。從調研結果可以看出，砌體結構教學樓的垮塌主要源于縱向窗間墻的失效，窗間墻作為主要的豎向受力構件，承擔著大部分屋、樓面荷載，然而窗間墻一般比較窄，墻體截面慣性矩小，其自身平面內剛度較低，在地震中容易被破壞，甚至發(fā)生倒塌，導致上部大梁失去支撐，直接影響結構的整體穩(wěn)定性，這也是上文建議盡量不要采用砌體結構的原因。（尤其在需要有大開間房間的房屋）另外，從以往的設計工程實例來看，在電算結果中可以看出砌體結構的窗間墻往往是抗震的薄弱環(huán)節(jié)，這與這次地震中的實際情況相符。因此抗震規(guī)范7.1.6條規(guī)定了砌體墻段的局部尺寸值，如表2:    

               表2    房屋的局部尺寸限值(m)   

部   位	6度	7度	8度	9度
承重窗間墻最小寬度	1.0	1.0	1.2	1.5
承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離	1.0	1.0	1.2	1.5
非承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離	1.0	1.0	1.0	1.0
內墻陽角至門窗洞邊的最小距離	1.0	0.5	1.5	2.0
無錨固女兒墻（非出入口處）的最大高度	0.5	0.5	0.5	0.0

    注：1.局部尺寸不足時應采取局部加強措施彌補；

          2.出入口的女兒墻應有錨固；

          3.多層多排柱內框架房屋的縱向窗間墻寬度，不應小于1.5m.  

 

     結構設計人員首先應該嚴格按照抗震規(guī)范這一規(guī)定，保證窗間墻的寬度，其次應該盡量和建筑專業(yè)溝通，在允許的情況下盡量增大窗間墻的尺寸，并在大跨度梁下設置扶壁柱，以提高窗間墻的抗震性能。另外，關于表2注1的理解，有些設計人員認為只要是增設了構造柱，就可以隨意減小窗間墻的尺寸，筆者對這種觀點并不認同，因為從相關的研究資料來看，構造柱對提高墻體的抗側力的效果是有限度的，一般能提高墻體的抗剪能力10%～20%左右，再從抗震規(guī)范條文解釋7.1.6條“如果采用另設構造柱等措施，可適當放寬”來看，規(guī)范認為只是適當放寬，因此筆者認為，即使在窗間墻增設了構造柱，窗間墻寬度也不能過小。從震害分析來看，提高窗間墻的抗震性能對于提高砌體結構的整體性是十分重要的，因此有必要在窗間墻增設構造柱，但若只是由設計人員單方面在窗間墻相關部位增設構造柱，可能會遭到甲方的質問，故希望抗震規(guī)范能提高在這方面的構造要求。

     

    對于橫墻震害，從災區(qū)震害圖片及相關資料來看，山墻的破壞形式有水平裂縫、水平—斜向裂縫、斜向裂縫等情況，而內承重橫墻其長度一般較大，故自身平面內剛度較大，承擔著大部分地震力，是砌體結構的主要抗側力體系，在地震中較多的產生斜裂縫，總體來看，在汶川地震中，橫墻的破壞具有多樣性，在不同的地震力作用下橫墻的破壞機理有待進一步研究，并在此基礎上應對抗震規(guī)范關于橫墻的抗震措施進行進一步完善。此外，希望設計人員能重視抗震規(guī)范7.3.2條第5款內容：

    

    當房屋的高度接近表7.1.2的限值時，縱橫墻內構造柱間距尚應符合以下要求：

    ⑴ 橫墻內的構造柱間距不宜大于層高的二倍，下部1/3樓層的構造柱間距適當減小；

    從以往工程的電算結果來看，一般對于6層左右的砌體結構，其一、二層一般地震力比較大，故規(guī)范本條措施可以提高相關橫墻的抗震性能，希望引起設計人員的足夠重視。

 

    空心預制板是五十年代從蘇聯(lián)引進的，蘇聯(lián)的冬季比較長，在室外施工成本比較高，于是廣泛采用預制構件（預制構件可以在工廠里成批生產，然后在現(xiàn)場拼裝，可以不受季節(jié)的限制）。我國在建國初期由于工程經驗不足，再加上政治因素，于是全盤接受了前蘇聯(lián)的工程技術經驗，甚至第一代設計規(guī)范和國家標準圖集也是參照前蘇聯(lián)的規(guī)范和國家標準圖集編制的。但蘇聯(lián)并不是一個地震多發(fā)國家，而我國是一個以板內地震為主的多地震國家，所以預制板對砌體結構穩(wěn)定性的影響并沒有在前蘇聯(lián)暴露出來，而在本次汶川地震中，大量的預制板從墻體上脫落，導致砌體破壞嚴重，引起了廣大工程技術人員的廣泛關注。

 

    從資料來看，一些砌體建筑施工單位為了施工方便，并沒有嚴格按照圖集上的要求施工板的連接處。例如板端鋼筋沒有和支座處圈梁可靠連接，板與板之間水平縫也沒有嚴格按照標準圖集的做法施工等。一方面預制板樓蓋的結構整體性本身就差，另一方面施工單位往往不能嚴格按照標準圖集上的連接方式施工，施工驗收時板的連接又不好檢查，所以這次地震中預制板的脫落傷人并導致整體結構失穩(wěn)的現(xiàn)象比較嚴重。而且就目前市場的材料行情來看，預制板的造價比現(xiàn)澆板低不了多少，施工也不是很簡便，所以建議在今后的設計中盡量不再采用預制板，對于所有的樓面和屋面均采用現(xiàn)澆結構。

 

    在本次地震中，一些年代較早的砌體結構建筑，由于受當時經濟條件的限制沒有設置構造柱，也有的建筑物構造柱沒有嚴格按構造要求設置箍筋，或者構造柱和墻體拉接沒有嚴格按圖集的做法，這些建筑在地震中縱橫墻間咬合力不好，而產生豎向裂縫，部分縱橫墻體脫開甚至縱橫墻向外傾斜、倒塌，可見，嚴格按照規(guī)范要求設置構造柱（包括與墻體的拉接），對提高砌體結構的抗震性能十分重要。

 

    1、有條件的地區(qū)不推薦采用砌體結構。當采取砌體結構時，應嚴格按照規(guī)范要求做好抗震構造措施，提高整體抗震性能。

    2、砌體結構設計時要嚴格控制窗間墻的局部尺寸，保證抗側剛度。

    3、預制樓板抗震效果不好，經濟效益也一般，應盡量采用現(xiàn)澆樓板的做法。