框架结构的震害浅析

刘曙光

中冶华天南京工程技术有限公司南京市210000

摘要：我国位于世界两大地震带--环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受几大板块的挤压，地震断裂带十分活跃，因此我国是世界范围内遭受地震灾害损失最为严重的国家之一。本文简要介绍了框架结构的抗震性能特点，以及在历次地震中，框架结构的各类地震震害情况，并对其破坏方式及破坏原因进行了总结分析。

关键词：框架结构；震害

框架结构是我国建筑工程项目中较常使用的一种结构形式，它在受力性能、空间使用率、工程造价等方面有较大的优势，因此被广泛应用于各类建筑当中。本文从结构布置以及结构构件两个方面简要分析框架结构在地震灾害下较常产生的各类震害。

一、结构布置不合理产生的震害

1.平面刚度分布不均匀、不对称产生的震害

平面复杂的框架结构，如平面L型、T型的建筑，其结构刚度不对称，质心与刚心偏差较大，若设计中未充分考虑扭转的影响，未采取相应的加强措施，则地震时容易引起扭转和局部应力集中（尤其在凹角处），将造成严重的震害。

2.竖向刚度突变产生的震害

结构刚度沿竖向分布局部削弱或突然变化时，在地震中往往形成薄弱部位，产生较大的应力集中或塑性变形集中。对可能出现的薄弱部位如未采取相应的提高抗震能力的措施，就

可能产生严重的震害。如下柔上刚的建筑，地震可能导致下部较柔的框架柱严重酥裂，产生很大的塑性变形。而上柔下刚的建筑，如出屋面的楼梯间、电梯间等，由于顶部刚度突然变小，“鞭梢效应”加剧，会导致其结构出现损坏。

3.防震缝宽度不足产生的震害

一些体型复杂的框架结构，虽然采用了防震缝将上部结构完全分割为规则的结构体系，但由于预留的防震缝宽度不足，在地震下引起缝两侧结构发生碰撞，两侧墙体、屋面等刚性建筑构造均遭局部破坏。

二、结构构件设计不合理产生的震害

1.板的破坏

地震中板的破坏种类不多，出现的主要震害有：板四角的45°斜裂缝；平行于梁的通长裂缝等。

2.框架梁的破坏

梁的震害一般出现在与柱连接的端部，常见的破坏现象有以下几种：

1）斜截面破坏

由于抗剪强度不足，无法承担强烈地震作用引起的附加剪力，梁端附近出现斜裂缝或交叉裂缝。

2）正截面破坏

水平地震力的往复作用使梁端产生附加的正负弯矩，当梁的抗弯强度不足时便会在梁端产生竖向的周围裂缝。

3）锚固破坏

当梁的主筋在节点内锚固长度不足，或锚固构造不当，或节点区混凝土碎裂时，钢筋与混凝土之间的粘结力就会遭到破坏，钢筋滑移，甚至从混凝土中拔出。梁的破坏后果常常不如柱的破坏严重，因为梁即使破坏也只造成局部损失，一般不会引起整幢房屋的倒塌。但梁的斜截面破坏和锚固破坏都是脆性破坏，应特别注意预防。

3.框架柱的破坏

一般情况下，柱的震害重于梁；角柱的震害重于内柱；短柱的震害重于一般柱；柱上端的震害重于下端。柱子同时承受竖向的轴力和两个主轴方向的弯矩与剪力的作用，受力复杂；而柱子的地位又最重要，柱子一旦破坏，整幢房屋就有倒塌的危险。在钢筋混凝土框架的抗震设计中，提倡“强柱弱梁”，就是从大量震害中得到的教训。

1）压弯破坏

柱子在变号弯矩和轴力作用下，混凝土压碎剥落，主筋压曲成灯笼状。柱子轴压比过大，或主筋不足，箍筋过稀，或框架纵向设计时按连接梁考虑，柱子无抗弯钢筋等，会造成这种破坏。破坏的部位大多在梁底柱顶交接处。这是一种脆性破坏，且较难修复，在高烈度区（竖向地震作用较为明显）较常发生。

2）剪切破坏

柱子在地震剪力反复作用下出现斜裂缝或X形裂缝，裂缝宽度往往很大，修复很困难，属于脆性破坏。框架中有错层、夹层或半高填充墙时，使柱子剪跨比变小，形成短柱，刚度增大，吸收的地震剪力较大，当未采取相应的提高抗震能力措施时，便易出现剪切破坏，长柱箍筋不足时，也会造成剪切破坏。

3）弯曲裂缝

由于变号弯矩作用，主筋不足，柱周围会产生水平裂缝。裂缝宽度一般较小，较易修复。

4.框架节点核心区的震害

节点核心区的震害主要表现为抗剪强度不足引起的剪切破坏。在强烈地震作用下，节点两侧梁端的反号弯矩引起节点核心区很大的剪力，而早年设计的钢筋混凝土框架往往在节点内不配箍筋或箍筋不足，导致核心区产生X形交叉斜裂缝。梁与柱端裂缝有时也会发展到节点内，出现弧状裂缝，顶层的角柱节点常出现斜裂缝。

5.填充墙的震害

在水平地震作用下，填充墙与框架是共同工作的。由于填充墙早期刚度大，吸引了较大的地震作用，而其抗剪强度很低，所以砖砌填充墙的震害重于框架结构。填充墙的震害大部分是墙面产生斜裂缝或交叉裂缝，房屋端部的窗间墙或门窗洞口的边角部位，破坏尤为严重。在窗口上下墙面产生水平裂缝的情况也常见。墙面高大且开洞面积又大时，有整片墙倒塌的现象发生。墙体的破坏程度，一方面与地震烈度有关，另一方面也与设计或构造是否合理有关。例如框架填充墙没有钢筋与框架拉结，或拉结不够；墙体施工质量差，砂浆标号过低，不饱满；墙上的门窗孔洞过大或穿孔过多，受到过大的削弱或导致应力集中等，都将加重填充墙的震害。

综上，我国结构抗震设计主要包含了两个设计范畴，即概念设计和参数设计。建筑结构抗震概念设计主要针对地震的不确定性和有限元分析的近似性，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策；建筑结构的参数设计主要是采用二阶段的抗震设计方法（地震作用计算、构件强度验算和结构变形验算等）实现三水准的抗震设防要求。两者相辅相成，共同形成结构的抗震性能，以预防和减轻结构的震害。

参考文献：

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