2.1 框架结构房屋震害特征及破坏机理
在Ⅷ度区,个别房屋坍塌,少数房屋的承重构件断裂,少数房屋的填充墙局部倒塌,多数填充墙出现“X”形或斜向裂缝或者填充墙上部与梁结合部严重开裂、抹灰层普遍脱落。
在Ⅶ度区,个别房屋的承重构件断裂,少数房屋的填充墙出现斜向裂缝,多数填充墙体上部与梁结合部出现裂缝、抹灰层大面积脱落。
在Ⅵ度区,个别房屋的梁、柱出现明显裂缝(多数为梁中部的纵向裂缝、柱上端与梁结合部的横向裂缝),少数填充墙上部与梁结合部出现横向裂缝。少数楼梯间墙体在楼板层高处横向开裂,少数内隔墙出现轻微裂缝,部分墙体抹灰层脱落。
框架结构房屋的底层比其它楼层的破坏严重。较典型的是盈江县城的永胜宾馆(Ⅷ度区),这是一座底层框架上部砖混的4层楼房。在发生地震时,由于垂直作用力和水平作用力的共同作用,底层塌落,彻底毁坏(图1)。盈江县城的天缘超市(Ⅷ度区),是二(三)层楼的框架房屋,沿街的部分为3层,后半部分为2层。由于该楼重心前倾,在地震发生时,底层沿街部分的全部前排柱子在柱上部与梁的节点处,由弯曲开始,慢慢倾斜折断,数分钟后楼房斜趴在地上,彻底毁坏。
图1 盈江县永胜宾馆底层塌落
Fig.1 First floor of Yongsheng hotel collapsed
底框架结构房屋的底层和上部的刚性差别大,地震时各层的运动不同步,导致房屋破坏加重(施伟华等,2008)。胡聿贤(1988)的研究表明:一般而言,垂直作用力大约是水平作用力的1/2～2/3。由于盈江5.8级地震是城市直下型地震,地震烈度超出了当地的设防烈度,框架结构房屋首先受到垂直作用力的作用,使得柱子上端的混凝土酥裂、钢筋弯曲,之后的水平作用力将柱子剪裂或剪断,造成框架歪斜或倒塌。由于填充墙和柱、梁无拉接,先浇灌框架,再砌填充墙,而且砖块没有压实,填充墙和梁、柱也无连接措施,地震导致填充墙和梁、柱结合部位裂缝,特别是墙上部位与梁结合部位在水平作用力的推动下,最易开裂; 楼梯梁放置在楼梯间的墙上,梁与墙变形不协调,楼梯与楼板连接处由于刚度突变,构造上未设加密分布钢筋,混凝土强度不足造成破坏; 框架柱、梁的混凝土不达标,使得柱、梁的抗剪力弱,造成柱、梁的裂缝。
2.2 砖混结构房屋震害特征及破坏机理
在Ⅷ度区,个别房屋倒塌,少数构造柱断裂或位错,部分房屋墙体出现“X”型或斜向的贯通裂缝和位于墙上部的水平裂缝,多数墙体出现严重裂缝。
在Ⅶ度区,个别墙体倒塌,少数构造柱出现裂缝、多数墙体出现不同程度裂缝。
在Ⅵ度区,个别墙体严重裂缝; 少数墙体出现明显裂缝; 多数墙体出现轻微裂缝; 少数门、窗、过梁轻微裂缝。
与框架结构房屋一样,砖混房屋也出现底层破坏较重的现象。较典型的是盈江县糖厂的三层办公楼(处于Ⅷ度区),其底层的破坏比二、三层严重得多。
多层砖混结构房屋是由纵、横墙和楼(屋)盖组成的空间整体“盒子”结构。这种“盒子”结构本来是抗震性能较好的型式,但由于砖砌体延性差,抗剪、抗拉强度低,对承受水平地震力极为不利(施伟华等,2004; 付正新等,2005)。
砖混结构房屋墙体受剪切破坏普遍,呈现底层破坏重于楼上的现象。这是因为水平地震力沿房屋的高度成倒三角形分布,地震剪力底层最大,底层破坏多出现“X”型或单斜裂缝。墙体是砖混房屋的承重构件,墙体裂缝和质量有直接的关系,砌块是脆性材料,由砂浆将其互相粘结,有些墙体砂浆标号不达标,导致墙体的主拉应力不足,地震时墙体产生裂缝。
部分砖混结构房屋没有构造柱和圈梁,因而在地震中破坏严重。个别房屋破坏重是由于选址不当、地基处理不好,或平、立面布置不规整,地震扭转力矩过大。
砖混房屋的底层普遍破坏重,也是由于垂直作用力的原因,在考察中发现有些砖混房屋的底层的砂浆标号低,抗剪力弱,也是造成底层破坏重的一个重要原因。
2.3 砖木结构房屋震害特征及破坏机理
在Ⅷ度区,穿斗木屋架的砖木结构房屋个别倒塌,少数屋架倾斜,部分墙体严重开裂甚至局部倒塌。砖柱或砖墙承重的砖木结构房屋少数倒塌(其中空心砖房屋占多数),多数墙体出现“X”型裂缝或局部倒塌,普遍梭瓦、掉瓦。
在Ⅶ度区,部分房屋墙体倾斜、变形、开裂或局部墙面抹灰层脱落,少数墙体局部倒塌或出现“X”型裂缝,多数砖柱或砖墙不同程度地开裂,出现梭瓦、掉瓦普遍。
Ⅵ度区,个别年久失修房屋倒塌毁坏,多数墙体出现明显裂缝,多数房屋出现梭瓦、掉瓦现象。
砖柱或砖墙是砖木房屋承受地震作用的主要构件,砌块本身是脆性材料,其抗剪强度主要由砌筑的砂浆标号决定,如果砂浆标号偏低,黏结力弱,在地震时砌体就容易沿着砖缝剪裂。
从工艺的角度来看,砖柱或砖墙在楼层处是抗震的薄弱部位,除楼层木梁直接嵌入砖柱或砖墙,断面削弱过大引起应力集中外,在地震作用下,木梁对砖柱或墙的冲击,使得砖柱或砖墙断裂或开裂(陈坤华等,2009)。 灾区有相当数量的房屋采用空心砖作为承重墙,其抗震能力低下,在本次地震中大量严重破坏或倒塌,破坏程度重于其它三类结构房屋(图2)。本次地震死亡的25人中有11人是由于空心砖墙倒塌而受伤致死。
2.4 土木结构房屋震害特征及破坏机理
在Ⅷ度区,少数房屋坍塌(其中多数为土墙承重的房屋),部分墙体严重裂缝或大部倒塌,多数墙体出现明显裂缝或局部倒塌,梭瓦、掉瓦现象普遍,多数房屋烟囱倒塌。
在Ⅶ度区,个别土墙承重的房屋倒毁,部分房屋的木屋架倾斜,少数房屋烟囱倒塌,其余房屋墙体稍有倾斜、变形、开裂,严重梭瓦、掉瓦。
图2 空心砖墙体的砖木结构房屋严重破坏
Fig.2 Brick-wood struture houses of hollow brick wall damaged severely
在Ⅵ度区,个别年久失修房屋倒塌,个别房屋墙体倒塌屋架歪斜,部分墙体局部倒塌,多数墙体有明显裂缝,多数房屋出现梭瓦、掉瓦现象。
土木结构房屋破坏重和它的结构有直接的关系。该类房屋的土墙没有和柱、梁连接,而且比较高、重,特别是山墙容易倒塌; 就地取材的粘土粘性差,导致墙体容易开裂; 年久失修也是导致部分房屋倒塌的一个原因。
土木结构房屋总的震害特征是以墙体破坏为主。山墙的倒塌率高于纵墙,其原因是山墙比纵墙高,使得重心上升,易倒塌; 墙体的竖向裂缝多于横向裂缝,土木房屋墙体的开裂或倒塌是由于其强度低、自重大,地震时承受的地震作用较大,加之与构架无拉接,好似一个三边无约束的悬臂结构,因而易震酥、震裂甚至倒塌(施伟华等,2003)。
土木房屋墙体的破坏重于木构架房屋。木构架侧向刚度小,允许有较大的侧向位移,而墙体刚度较大,允许的侧向位移较小,在地震中,构架与墙体的运动不一致,因而墙体易损坏或倒塌; 特别在纵向,构架的位移比墙体大得多,导致山墙破坏偏重; 构架的倾斜或倾倒是由于其纵向联系不足(一般只是檩条连接),空间刚度差,易倾斜或倾倒。
