尼泊尔地震中RC框架结构震害的启示

年4月25日，尼泊尔发生8.1级强震，之后多个强余震相继发生，建筑破坏、人员伤亡严重。在建筑物震害调查中发现，Sindhupalchok县首府Chautara、Dolakha县首府Charikot以及Singati的部分钢筋混凝土（RC）框架结构震损严重，少数倒塌，其震害呈现一定共性，其结构受力特点与我国RC框架类似。下面针对这三处调查点的框架震害进行研究，以期为提高我国RC框架抗震性能提供参考。

图1尼泊尔地震烈度综合分布图

本次调查共计抽查了51栋RC框架房屋，并在Charikot镇的同一条街上选取了6栋房屋进行尺寸量测。除SindhupalchokDistrick医院为通过正规抗震设计建造外，其余建筑为自建房屋。此类自建房屋由业主自行建造，未经过正规设计；房屋平面尺寸为：长9-20米，宽6-12米，柱距为2-5米，层高为2.7-3.3米，层数为3-7层；房屋采用独立基础，设有基础梁；RC柱、梁、楼板为现浇施工，待框架拆模后嵌砌mm-mm厚的粘土砖填充墙。尽管被调查框架结构缺乏一些抗震措施，但基本建造方式和受力模式与我国RC框架大体相同，因此震害经验也可为我们提供借鉴。

01

SindhupalchokDistrick医院

SindhupalchokDistrick医院为经过正规抗震设计建造的RC框架，由1栋三层、2栋二层建筑组成。整体结构判断为中等破坏，一层多数框架柱端混凝土开裂及压碎（图2a）；未发现框架梁震损；少数与未开洞或小开洞填充墙相邻的框架柱以及少数楼梯间框架柱柱顶剪切破坏；二层结构构件震损相对较轻；一层填充墙普遍严重开裂，少数局部倒塌（图2b），屋顶多处女儿墙及顶梁掉落。

（a）一层框架柱震损

（b）一层填充墙严重破坏，局部倒塌

图2SindhupalchokDistrict医院典型震害

02

自建RC框架结构典型震害

三个调查点均有少数自建框架结构发生整体倒塌，主要分为底层或与街道同高的楼层坐层（图3a）；因相邻房屋的碰撞造成坐层或侧向倒塌（图3b）；结构整体倒塌（图3c）三种情况。

（a）严重破坏(A)和坐层(B)的框架

（b）坐层(B)和碰撞倒塌(C)的框架

（c）框架整体倒塌

图3自建RC框架结构典型震害

三个调查点部分框架结构呈现严重破坏和中等破坏，主要表现为薄弱层柱端震损，填充墙开裂、墙体局部倒塌（图4）；个别在建框架尚未砌筑填充墙，薄弱层层间侧移很大，濒临倒塌（图5）。

图4Charikot严重破坏框架

图5Singati严重破坏的RC框架

部分自建RC框架结构中，未开洞或小开洞填充墙相邻的框架柱顶出现剪切破坏。这一破坏现象在多个调查点的框架结构中均可见到，如图6。

图6自建框剪柱的剪切破坏

03

填充墙对RC框架抗震性能的影响

过强的填充墙非但不能充分发挥耗能作用，反而会造成相邻框架柱的严重震损，威胁结构安全，降低结构的延性，增加结构的修复代价。在我国芦山地震、鲁甸地震震害调查中，此类震害同样多处可见(图7)。较长的墙体、较小的开洞、强度较高的砌块和砂浆都会增大墙体的抗剪承载力，从而增大框架柱端的附加剪力，宜在设计阶段充分考虑填充墙引起的柱端附加剪力，可参考抗震规范对于底框结构带填充墙框架柱的相关规定；也可采取柔性连接措施，避免填充墙与框架柱的强相互作用。

（a）上里中学底层框架柱(芦山地震)

（b）龙头山幼儿园底层框架柱(鲁甸地震)

图7我国框架柱顶剪切破坏典型震害

04

框架柱的关键抗震措施和施工构造

与我国部分施工做法相似，尼泊尔的自建框架柱施工缝多设置在梁底以上20-30mm处，但上部混凝土浇注前施工缝往往未做任何处理，人为形成柱端薄弱层。地震发生时裂缝首先沿施工缝发展，削弱了构件的抗震能力。框架结构的底层易形成薄弱层，底层柱顶在地震作用和填充墙附加剪力的联合作用下，则可能成为框架结构的薄弱区。尽管我国混凝土结构工程施工规范对施工缝施工有规定，但柱顶节点清理工作难度较大，且即便施工缝清理干净，仍比整浇混凝土薄弱。在芦山地震、鲁甸地震震害调查中，柱顶施工缝处的破坏多处可见。

建议框架结构底层柱顶的施工缝宜设置在一层顶楼盖顶平面处，即一层柱和一层顶梁柱节点整体浇筑，避免底层柱顶因施工缝造成削弱。

05

非结构构件的抗震构造措施

与我国常用抗震构造措施相比，调查点RC框架结构的填充墙、女儿墙等非结构构件的拉结构造设置不足，墙体出现坍塌，从反面表明了非结构构件设置抗震构造措施的必要性。像图2b中的角部墙体缺少构造柱和拉结筋，简单的单根钢筋拉结措施无法保证墙体稳定，一层局部倒塌，二层局部濒临倒塌。

抗震规范规定砌体围护墙与主体结构应有可靠的拉结，标准图集《砌体填充墙结构构造》建议在砌体隔墙的墙角、纵横墙交接处设置构造柱，并设置拉筋与墙体拉结。

通过对此次尼泊尔东南部三个城镇的RC框架结构在地震中典型震害的调查分析，对比我国RC框架的抗震措施及以往震害，探讨了防止填充墙相邻柱端剪切破坏的措施、防止施工缝对柱的削弱、非结构构件抗震构造措施的必要性，希望能够为提高我国RC框架抗震性能提供参考。

作者：中国地震局工程力学研究所王涛

长按

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykh/22.html