2.3.1 框架结构的毁坏
本次地震造成的框架结构的毁坏主要有叠饼式倒塌,图 11a、b为曼德勒市区的框架结构的此类倒塌现象。图 11c、f为曼德勒市区、图 11d、e为内比都市区的框架结构的底层坐层、底下几层连续坐层现象。图 11g、h显示多数承重构件发生严重破坏。叠饼式倒塌和坐层现象一般发生在轴压比较大的建筑中,轴压比的增大导致框架柱的延性显著降低,使柱的水平和竖向承载力在侧移增大时更早地下降,从而降低了结构的抗倒塌能力(张昊宇等,2016)。底层没有足够的抗震能力就可能会导致底层坐层,若上部承重构件材料强度不高,在动力作用下,就易发生连续坐层或是整个建筑出现叠饼式倒塌; 部分建筑物由于承重构件发生了严重破坏,导致建筑无修复价值,这种情况就定义为毁坏,图 11g为内比都市彬马那县彬马那镇的商住两用楼,由于一层承重构件受损严重丧失修复价值; 寺庙中的佛堂也因为节点受损严重丧失修复价值,图 11h为Aunqtankhwan Kyaung寺庙节点破坏实例。
图 11 框架结构的震害
Fig.11 Seismic damage to the frame structure
2.3.2 承重构件的震害
框架结构的设计本应遵循“强柱弱梁”的设计原则,但从现场震害现象来看,大部分建筑物形成“强梁弱柱”的现象,常见的承重柱震害现象有柱头、柱脚的弯剪破坏,混凝土剥落,钢筋外露,如图 12a Aunqtankhwan Kyaung寺庙、12b内比都市彬马那县彬马那镇、12c内比都市儿童医院的框架结构建筑所示; 有的承重柱钢筋笼在混凝土崩出后受到上部压力作用形成灯笼状,如图 12d内比都市彬马那县彬马那镇的框架结构建筑所示,呈现出压弯破坏的特点; 由于填充墙导致的“短柱效应”也是常见的震害现象,如图 12e的Aunqtankhwan Kyaung寺庙破坏所示,短柱在地震作用下变形受到限制,延性差,易发生脆性的剪切破坏,使柱的抗震性能不能充分发挥(王振等,2014); 在曼德勒一酒店地下一层,有因为受弯导致的梁端出现开裂(图 12f)。
建筑物的毁坏,是由承重构件破坏导致,引起框架结构承重构件受损的主要原因有施工和设计两方面,施工方面,按照我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定,主要存在以下问题:①几乎所有框架结构梁柱无箍筋加密区,如图 13a曼德勒市区、13b东吁大学、13c内比都市彬马那县彬马那镇建筑所示; 不少建筑存在箍筋间距过大的问题,如图 13d内比都市区建筑所示,箍筋的配置对核心区混凝土有侧向约束作用,是保证钢筋混凝土柱延性的重要手段,箍筋约束对框架结构的抗地震倒塌能力有较大影响(陆新征等,2010); ②箍筋绑扎搭接处未形成135°角度,多数到90°开始便不在弯折箍筋末端(图 13e),导致箍筋对纵筋的约束力大幅降低; ③配筋率不足,部分自建住宅存在配筋率不足的现象,如在曼德勒市密沙镇宾齐以东4 km处的新建住宅(图 13f),低配筋率的承重柱难以有效抵御地震中水平方向的力; ④承重构件混凝土骨料使用卵石,如图 13g内比都市儿童医院建筑所示,卵石与混凝土的黏结性较差,承剪能力进一步降低; ⑤施工缝设于梁下,如曼德勒市Mingalar Yankin小区中房屋柱端出现破坏、装饰层掉落,可以看见施工缝明显位于梁下,由于柱头本身是易受损部位,施工缝处更易出现破坏(图 13b)。
出于装饰效果或使用功能,建筑常在局部出现薄弱层或薄弱部位,从建筑的设计上看,主要问题有:①平面刚度分配不均匀,如东吁大学的教学楼,为双跨框架结构,整个教学楼呈凸型(图 14a),凸出的部位为4根承重柱支撑起的雨棚,雨棚柱头均出现了混凝土剥落的现象,受损严重的柱头露出钢筋(图 14b),教学楼教室两
图 12 框架结构梁柱的震害
Fig.12 Seismic damage to the beam and column of the RC frame structure
图 13 框架结构的施工缺陷
Fig.13 Construction defects of the frame structure
侧的承重柱柱心距为2 m,而走廊外侧的承重柱柱心距为4 m,走廊外侧的承重柱两端,柱心距80 cm处又设置2根拉结柱(图 14i),这样的设计导致走廊外侧柱子刚度上升,在地震中损坏(图 14c、d); 曼德勒康泰酒店的一层,左侧通往地下室,右侧升高地平面作为酒店大堂,左侧柱子比中间和右侧柱子更长(图 14e),在同一平面上,右侧的柱子有填充墙刚性连接,而中间的柱子是独立的,因此在地震中受损。②竖向刚度分配不均匀,主要是市区的商住两用房,一层较为空旷,填充墙较少,二层及以上填充墙多,震区框架结构填充墙均采用刚性连接,一层形成薄弱层易受损。曼德勒市Mingalar Yankin小区住房的承重构件布置是相同的,但是存在两种楼型,一种是底层设置填充墙做成居住用房,另一种是底层不设墙体,打造为公共区域,可见在同一区域,底层空旷结构明显受损更严重(图 14f、g),说明了底部空旷的框架结构对抗震能力的削弱。③存在大量单跨框架结构,由于用地限制,尤其是城区,还能见到许多单跨框架结构商住两用房。由于商业需要,多数单跨商住两用房的底层往往设计较为空旷,使得一层形成薄弱层,单跨结构冗余度低,图 14h为内比都市彬马那县彬马那镇1栋2层单跨框架结构倒塌。楼梯的震害现象主要有承台的损坏、梯段断裂、楼梯梁破坏和楼梯与结构主体脱开,图 15a为Mingalar Yankin小区的楼梯破坏,15b、c为曼德勒市区的楼梯破坏。作为逃生通道楼梯的安全性至关重要,楼梯构件在地震作用下内力普遍较大,而一般情况下其截面积很小,存在较大的安全隐患(段剑林,2011)。在承台中加装了滑移支座的楼梯震害明显降低,如图 15d曼德勒市区一建筑所示。
图 14 框架结构的设计缺陷
Fig.14 Design defects of the frame structure
2.3.3 非承重构件的震害
框架结构的非承重构件一般包括女儿墙、填充墙、吊顶。本次地震中女儿墙掉落的现象相比中国较少,因当地雨季多,许多建筑房屋会在顶部加盖悬山屋顶或歇山屋顶。设立女儿墙的房屋绝大多数也在女儿墙之间设立了构造柱,因此女儿墙的震害相对中国要轻。
填充墙抹灰层厚达2～3 cm,如图 16a内比都市区一房屋所示,大量厚重的抹灰层在人员通道或是楼梯间掉落,如图 16b彬马那镇一房屋所示,会对人员逃生造成一定影响。吊顶损坏也较为常见,许多房屋在顶楼不设楼盖,而是直接加盖轻钢屋顶或木屋盖屋顶,然后做吊顶,顶层整体性相较于有楼板的楼层要低,因此在地震中形变大,吊顶龙骨易被扯坏(图 16c、d)。填充墙一般使用多孔空心砖,强度相对较低,与国内顶部斜砌的做法不同,缅甸填充墙一般顶格砌筑,顶格砌筑可能会使墙体内部因热胀冷缩出现裂缝,削弱强度,许多建筑在部分纵横墙交接处不设构造柱,填充墙受损现象也比较普遍,常见的有斜裂缝如图 16e彪关镇以南10 km一房屋墙体破坏所示、交叉裂缝如图 16f曼德勒市区一房屋墙体破坏所示、门窗洞角处应力集中产生的斜裂缝如图 16g曼德勒市区一房屋墙体破坏所示,纵横墙交接处不设构造柱的部位易出现纵横墙脱开或墙角坍塌的现象,如图 16h内比都市区一房屋墙体破坏所示。
2.4 钢结构的震害特征
钢结构震害主要集中在非承重构件上,如填充墙和楼梯,本文以3栋用途不同的钢结构建筑来介绍受灾地区钢结构典型震害。
图 15 楼梯的震害
Fig.15 Seismic damage to the staircases
图 16 非承重构件的震害
Fig.16 Seismic damage to the non-bearing structure
建筑一位于内比都市,是1栋3层半自建钢结构民宅(图 17a),高宽比大,这栋建筑承重构件无明显震害现象,但填充墙破损严重(图 17b、c)。屋内部分纵横墙交接处未设置构造柱,受到扭转效应加重了震害,楼梯间受损严重,梯面断裂,楼梯与房屋主体脱开(图 17d)。
建筑二位于曼德勒市(图 17e),是1栋3层钢结构酒店宴会厅,该建筑四层吊顶和装饰柱受损较为严重,第四层外墙加装了钢筋混凝土构造柱和墙体构成的外装饰墙体(图 17f)。地震中,构造柱与钢梁连接处脱开,墙体整面外闪(图 17g),吊顶、装饰柱子等也出现了损坏(图 17h)。
建筑三位于皎施市,是1栋2层单跨钢结构加油站办公室(图 17i),个别柱脚混凝土压碎,露出工字钢柱脚栓接处(图 17j),填充墙破损严重(图 17k、l),有吊顶脱落。
图 17 钢结构的震害
Fig.17 Seismic damage to the steel structure
2.5 佛塔的震害
缅甸境内存在大量的佛塔,一种是有内部空间用于供奉佛像,佛塔内顶部修建为穹顶,如图 18a、b曼德勒省皎施县密沙镇以西4 km处的佛塔所示,另一种是纯堆砌的佛塔,如图 18d曼德勒省皎施县密沙镇以西4 km的佛塔所示,内部实心。许多佛塔修建年代较早,结构松散,砌块间用泥土当粘结剂,大量佛塔在地震中受损。佛塔的主要震害特征之一是塔尖掉落,塔尖一般通过钢管或铁棍插入并固定在塔的顶部。地震发生,由于鞭稍效应,加上塔体本身较为松散,易使塔顶掉落(图 18c、f); 由于自身的整体性较差,佛塔坍塌或呈半坍塌状态也较为常见(图 18e、g),砌块强度低,从倒塌的佛塔上看,许多砌块呈碎块状,足以可见砌块的强度较低。除此之外,部分佛塔的堆砌方式是直接用砖块一圈一圈地堆砌(图 18d、e),内圈和外圈之间几乎无拉结。
图 18 佛塔的震害
Fig.18 Seismic damage to the pagodas
