从震害看抗震结构形势认识误区。

在“5.12”大地震之前，我们看待砖混、框架、底框三种结构形式时，普遍认为：框架式混凝土结构，承重、抗震由混凝土承担，抗震性能好最好；砖混结构为砌体结构，结构体系明确，抗震性能好次之，而底框结构，底层或底部两层未框架抗震墙结构，以上为砖砌体，竖向结构形式混杂，抗震性能最差。甚至有不少专家呼吁取消这种结构形式。但从“5.12”大地震建筑物的破坏情况来看，恰恰相反，框架结构破坏最为严重，砖混次之，底框抗震墙结构相对较好。 拿破坏最严重的北川来说，在我的印象中，北川县城四层以上的框架结构房屋，除北川大酒店未完全垮塌完外，其余全部垮了。北川中学两幢教学楼垮了，县委办公大楼垮了，北川县医院门诊大楼垮了，北川县财政大楼垮了，北川县国税局办公大楼垮了，国税局清碧居垮了，信用联社大楼整体倒塌，县政府办公大楼整体倒塌，几乎所有的框架都垮了！我们不能把发生这种现象的原因归结为地震波叠加和建筑质量的优劣，亦不能归结为房屋共振效应。因为这些框架结构房屋星罗棋布于县城各处，而且同一单位其他结构型式的房屋并未垮塌，比如县委办公大楼垮了，而相距只有7┄8米的县委住宅楼却只沉了一层并未垮塌，且者两幢大楼为同一家施工单位修建，不能归结于质量问题。再如北川中学，北川中学两幢教学楼垮塌了，而相距很近的两幢学生公寓却完好无损，连裂缝都很少，据说也为通一家施工单位所建。地震后笔者曾到映秀镇，在映秀镇的漩口中学破坏情况亦是如此，两幢框架结构的教学楼一幢倒塌，一幢垮塌，二砖混结构的学生宿舍楼虽破坏严重，但却为垮塌。共振的情况更说不上 ，因为我们知道，地震波从震源发出之后，地震波属于有阻尼振动，地震波在传播过程中逐步消耗能量，振幅会越来越小，周期会越来越大，波长会越来越长，就像水波的扩散一样，水波离波源越远，波长愈大，周期也愈大。“5.12”大地震时，绵阳市区的地震烈度约为8度，周期约为0.4秒。那么北川县城和映秀镇的地震周期会更短。我们知道当建筑物的自振周期与地震周期相同或接近时就会形成共振。五层楼的全框架结构自振约为0.5秒，层数愈多，周期愈大，框架结构为柔性结构，刚度比砖混和底框小很多，它的自振周期亦较砖混和底框为长。若说共振，在震中的北川和映秀，砖混和底框更易发生共振，故共振之说是行不通的。 建筑抗震规范规定：地震力全部由地震力作用方向的抗侧力构件承担。对于框架结构来说，无论地震力来自哪个方向，抗侧力构件都只能是框架柱，故框架结构的抗震设防只有一道防线。砖混结构却不一样，当地震力作用于纵墙时，地震力全部由纵墙承担，横墙就已作为安全储备。实际上这时横墙也要承担一部分地震力。当地震力平行于横墙时，地震力全部由横墙承担，纵墙就作为安全储备。实际上，这时纵墙也要承担一部分地震力。当横墙变形进入弹塑性状态后，纵墙承担的地震力愈来愈大，这时横墙就是抗震的第一道防线，而纵墙就是抗震的第二道防线。而底框结构，底层和底部两层未框架-----抗震墙结构，地震力全部由地震作用力方向的抗震墙承担，框架柱就作为第二道防线。实际上地震力是按刚度分配的，有些框架柱的抗震作用也是很可观的。所以说，底框 结构和砖混结构的抗震性能优于框架结构。 前面已经提到框架结构只有一道抗震设防防线，为解决这一问题，我们可以增加一些不进入抗震计算的柱或剪力墙，或将填充墙改为实心页岩砖等措施。特别还有以下两点需要改进： 1、强柱弱梁考虑不足。这次地震，框架结构破坏绝大多数是由于框架柱的破坏造成的，而梁的破坏，却轻微得多。其中一个重要原因就是强柱弱梁考虑不足。比如对于三级框架，规范只是将柱端弯矩放大5%。在计算上既没有增加剪力，也没有减小轴压比，更没有进行荷载最不利计算。 2、框架柱施工缝留设位置不对。为便于施工，框架柱施工缝一般留设在楼面上或框架梁下口，同时框架填充墙的上部采用240高的斜砖。这种做法相当危险。因为框架柱的两个柱端弯矩最大，框架柱施工缝也未经特别处理，施工缝留设后，新旧混凝土的连结肯定没有一次浇筑成型的混凝土连结紧密，在施工缝位置强度就会降低，而框架填充墙砌筑的斜砖的位置，在竖向上正是框架柱施工缝的位置。这就像是将一根扁担上刻上了一条深深地刻痕。而我们就是在这扁担上刻痕的人！所以框架柱的破坏基本上都在梁顶施工缝的位置。