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1、 Shandong University of Science and Technology震损结构损伤鉴定摘要：我国是一个地震灾害极其严重和频繁的国家，像汶川 8.0 级特大地震、攀枝花 6.1 级和云南盈江 5.8 级中强地震均造成大量建筑物破坏和倒塌，加上由地震引起的火灾、岩石流等次生灾害，造成大量经济损失，对社会也产生了很大影响，因此，震后震损的鉴定工作非常重要。关键词：地震灾害，鉴定Abstract: China is country where earthquakes occur frequently. A large number of buildings destroyed a
2、nd collapsed by secondary hazards, such as fires and slurry flows etc due to earthquakes, resulting in great, and impact on society. Therefore, it is very important to evaluate the damaged houses after an earthquake.Key words: seismic hazard; identification technology地震是人类面临的最严重的自然灾害之一，其发生突然、破坏力巨大，可
3、瞬间将一座繁华城市变成废墟，造成巨大的人员伤亡和经济损失。由于至今不能对地震进行精确预报，所以从结构加固的角度保证建筑在地震中不会倒塌或者地震损伤后可以继续使用，是各国工程人员关注的焦点。以 2008 年的汶川地震为例，据有关部门统计，震后城镇住房受损面积达到 1. 35 亿 m2，其中倒塌 1888 万 m2、严重破坏 5837 万 m2、一般破坏 5807 万 m2。经过现场检测评估，大多数建筑受到中等及严重破坏并没有倒塌， 基本达到了规范中要求的“小震不坏、中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标。对地震后结构的损伤进行鉴定，可以判定震后建筑结构是否可以经过适当的维修加固继续使用。对有效
4、利用资源，减少地震造成的损失有重要意思。以下结合 2008 年汶川地震对不同结构造成的损失进行介绍。1 地震对不同建筑结构造成的损坏1.1 砌体结构旧砌体房屋一般破坏非常严重，大多旧砌体房屋只在 4 角处设置了构造柱，圈梁一般在底层和顶层设置一道。主要震损特征是底层、二层的纵横墙体以及楼梯间墙体破坏非常严重，如图 1 所示。个别出屋面的楼梯间整体坍塌，如图 2 所示。多数楼梯间休息平台板开裂。总体下部结构破坏较上部严重，结构突变处破坏很严重。破坏原因主要是结构整体性措施不到位，墙体抗震承载力不足。新建的砌体房屋由于圈梁、构造柱等布置比较合理，震损情况一般明显比旧砌体房屋程度轻。但由于基本原设防
5、标准为 7 度，而实际地震烈度多数场地超过 9 度，导致结构抗震承载力不足，结构出现明显震损。 Shandong University of Science and Technology1.2 框架结构混凝土框架结构的抗震性能较好，一般主体框架结构基本完整，但填充墙破坏非常严重，少数框架梁柱节点处震损，总体破坏情况下部较上部严重，但住宅中混凝上框架结构比重较小，不足 1%。1.3. 底框砌体结构底框砌体结构震害也随建设年代有明显差别。最近几年新建的底框砌体房屋一般抗震墙出现严重开裂、主体底框柱顶处出现不同程度震损，但底框仍能保持较好的结构整体性，上部砌体破坏一般较轻，主要破坏原因是遭受到的实际
6、地震作用明显超过了设计水平。其他情况的底框房屋一般底层抗震墙很少，远远达不到现行规范要求，底层框架和上部砌体结构间刚度突变严重，主要震害集中在底框部分，不仅抗震墙严重开裂，如图 3 所示，多数框架柱柱顶也出现明显震损，有的甚至完全破坏，如图 4 所示。主要破坏原因是底层抗震墙过少，上下刚度突变，导致变形集中在底层，底框起到部分层间隔震的作用，自身破坏严重，但减轻了上部砌体结构破坏。1.4 局部底框砌体结构这种结构俗称为“家带店”体系。底层临街部分是平面框架，用来开店，背街部分则是砌体，上部是砌体结构住宅。这种体系震损特点是背街底层砌体破坏严重，临街框架及上部砌体破坏轻微，如图 5、6 所示。破
7、坏原因主要是结构体系存在缺陷，底层纵向刚度中心明显偏离质量中心，造成刚度较大的后纵墙严重破坏，扭转造成砌体破坏加剧、山墙外闪。 Shandong University of Science and Technology这类体系还有多种变化，情况复杂，总体震害现象类似，震损程度虽有差别，但一般均较重。此类结构由于结构体系存在问题，加固难度较大。1.5 钢结构的震害钢结构的震害主要有柱脚基础的破坏、梁柱节点连接的破坏、其他连接部位的破坏、大截面构件脆性断裂、采用薄壁截面构件建筑残余变形大、构件的破坏以及结构的整体倒塌等几种形式。1.5.1 柱脚、基础的震害主要表现为部分外露式柱脚混凝土破坏，锚固螺
8、栓拔出或断裂。震害的主要原因是由于大的倾覆力矩引起轴力变化，造成强度不足。震害的主要原因是存在大的弯矩，加上焊缝金属冲击韧性低，焊缝存在缺陷，特别是下翼缘梁端现场焊缝中部，因腹板妨碍焊接和检查，出现不连续焊缝，梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝，在弯矩作用下扩大，梁端焊缝通过孔边缘出现应力集中，引发裂缝，向平材扩展，造成节点部位强度不足。裂缝主要出现在下翼缘，是因为梁上翼缘有楼板加强，且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊。1.5.2 大截面钢柱脆性断裂在多次地震中都出现过支撑与节点板连接的破坏或支撑与柱的连接的破坏、支撑杆件的整体失稳和局部失稳。支撑是框架支撑结构和工业厂房中最主要的抗侧力部分，
9、一旦地震发生，它将首当其冲承受水平地震作用，在罕遇地震作用下，中心支撑构件会受到巨大的往复拉压作用，一般都会发生整体失稳现象，并进入塑性屈服状态。采用螺栓连接的支撑破坏形式包括支撑截面削弱处的断裂、节点板端部剪切滑移破坏、以及支撑杆件螺孔间剪切滑移破坏。1.5.3 大跨度钢结构的破坏大跨度钢结构的震害包括屋架支撑的失稳、屋盖支座螺栓破坏、网架结构周边支承框架的杆件破坏、网架球节点连接破坏等。当支撑构件的组成板件宽厚比较大时，往往伴随着整体失稳出现板件的局部失稳现象，进而引发低周疲劳和断裂破坏，这在以往的震害中并不少见。试验研究表明，要防止板件在往复塑性应变作用下发生局部失稳，进而引发低周疲劳破
10、坏，必须对支撑板件的宽厚比进行限制，且应比塑性设计的还要严格。1.6 经综合分析，造成建筑物严重破坏的主要原因1）地基不均匀沉降；2）设计不合理或未经设计；3）施工质量差，材料不合格或强度低；4）抗震缝设置不规范；5）震害累积效应；6）使用不当，造成荷载增加、材料强度降 Shandong University of Science and Technology低或承载力削弱等。其中，设计方面缺陷主要表现在以下几个方面：（1）结构选型不合理。多层砖砌体结构是灾区房屋的主要结构形式，这类建筑由于是由脆性材料的粘土砖和砂浆砌筑而成，其延性差，抗剪、抗拉强度低，对承受水平地震作用极为不利，因此，规范对
11、其层数、层高、总高、高宽比等适用范围作了严格限制，对抗震横墙最大间距、局部尺寸限值、墙的高厚比、楼梯间布置、抗震构造措施等方面的要求也很明确，但在灾区很多的房屋设计采用了大开间、大窗洞，抗震墙数量少，平面布置过于空旷，使得承重墙分担荷载很不均匀，造成房屋质量重心与刚度中心难以重合，导致扭转效应和承重构件损坏。也有的房屋，采用钢筋混凝土柱和砖墙混合承重，即局部框架的“家带店”混合结构，或者同一幢楼的砖墙，有的部位用红砖，有的部位用砌块，这种房屋材料混乱、结构体系混乱，抗震整体性、协调性极差，因而震害最严重；鉴定中还发现有的是边施工边设计，设计随意性大或根本无设计（图纸和现场实物完全对应不上） ，
12、在本次地震中，这类房屋震害复杂，鉴定难度大。还有些房屋，采用了规范允许的底部框架砌体抗震墙结构形式，但往往因为商业需要，底部抗震墙很少或抗震墙布置不均匀、不对称，一方面使得下部刚度偏小，上下刚度比大大超出了抗震规范的限值要求，导致底部框架变形大而相连过渡层因为刚度大、位移滞后，造成了严重破坏，当平面布置不当造成扭转时，震害更严重；另一方面，底层框架也因刚度不足或不均匀产生较大侧移和扭转，导致有限的抗震墙、凸凹部位、角柱和楼梯间破坏严重。大量采用空心预制楼板是灾区的主要现状，甚至许多 4.26.0m 的大开间也都采用预制板，虽然采用装配式楼屋面也是规范允许的，但许多房屋的设计中，往往将预制板全部
13、沿某一个方向单向布置则属一个设计缺陷：对砌体结构而言，采用这种单纯的纵墙承重体系或横墙承重体系，导致房屋整体稳定性差，抗侧移刚度不足；对框架结构而言，因预制板单向布置，导致另一个方向的框架刚度很弱、侧向变形大，达不到双向刚架体系的框架概念设计要求，不利于抗震。（2）独立基础间拉梁设置不当。根据当地地质特点，框架结构大多采用柱下独立基础，基础埋深 24m，一般将基础间拉梁设置在室内地坪标高处，但不是双向设置，而仅在上部有填充墙体的部位设置（该拉梁为拉弯构件） ，无墙的一侧往往无拉梁。这种看似节约的做法不符合概念设计要求，拉梁的非双向设置，一方面造成了底层框架柱计算长度的“参差不齐” ，以及因计算
14、高度不一和变形协调不一致，使得在水平地震作用下产生柱底移位和附加应力；另一方面造成基础“游离” ，结构整体性差，不利于结构抗震。（3）建筑方案不尽合理。房屋建筑方案有两大特点，一是平面布置的不规则，平面布置多数采用长宽比超限的条形及 L 形、Y 形或 T 形等不利于抗震的平面形式；竖向布置也不太连续，逐层内缩的情况较多，墙体不落地、不连续的情况也很多。机关单位的住宅房屋，往往贪大求全，过分讲求大空间、大开间、大通窗，基本上都设置 450600mm 左右的局部错层，结果造成墙体数量少、局部窗间墙或承重外墙端部最小尺寸不满足要求、楼板水平刚度不连续，不利于抗震。二是平面设计的简单重复和单一性，多数
15、房屋的图纸均为相互套用，所以户型相似，缺陷和震害也雷同。（4）抗震构造措施缺失。构造措施缺失主要表现在：构造柱、圈梁设置不符合规范要求，比如构造柱稀少，圈梁未贯通成环，也有的房屋圈梁布置既不是楼板齐平，也不是直接与板底联结，而是与板底之间隔着 23 皮红砖；圈梁、构造柱钢筋最小直径、配筋率不符合规范要求；箍筋最小直径、加密区间距与长度、箍筋弯钩长度不符合规范要求；阳台、 Shandong University of Science and Technology女儿墙、垃圾道、烟道等非结构构件与主体的构造拉结措施不到位；围墙因高厚比超规范要求、拉结缺失无圈梁与压顶，发生倒塌伤人。大量采用预制板，
16、却没有设置堵头和进行必要的拉结，楼面整浇层鲜有合格的，要么没有，要么偏厚且与预制板结合不好，白白增加了荷载。有的房屋预制板搁置长度不够，在地震作用下很容易导致坍塌。抗震缝设置不规范。在灾区鉴定过程中，未发现一例符合规范要求的抗震缝，多数为沉降缝、温度变形缝，因为缝宽设计很小，通常只有 50mm，而且大多因立面美观和方便通行，采用了钢板或饰材封闭，缝内塞满了建筑垃圾，变形缝形同虚设，起不到应有作用，缝两侧墙体碰坏以后修复难度很大，还不如不设（所以建筑平立剖面应尽量规则，尽量避免设置抗震缝，非设不可时，则应保证缝的宽度或专门设置抗震墙） 。（5）对楼梯间的作用和设置重视度不够楼（电）梯间因平面开洞后刚度不连续，属于平面薄弱位置。部分砌体结构房屋，往往将楼梯间设置在房屋的尽端和转角部位，扭转效应非常明显；有的将楼梯作为左右两幢楼之间的连廊使用，但无特殊联结加强措施，楼梯与两侧主体弱连接，整体性很差，最容易导致楼梯在地震里作用下首先破坏。20 世纪 90 年代之前老旧房屋，大多采用无筋砖砌栏板，以及部分采用墙中悬挑式踏步楼梯，抗震性能较差。转
