框架剪力墙和框支剪力墙,还有纯剪力墙结构、框架结构,这些都是设计上为了表现不同的建筑形式而灵活采用的结构。
一般来说,是由于抗侧向力的不同而采用不同的形式,抗侧向力由大到小一般为剪力墙结构、框支剪力墙、框架剪力墙、框架结构。
从另一方面来说,即从房间分割的灵活布置方面,框架结构更灵活,而剪力墙结构不好分割房间,框架剪力墙和框支剪力墙正处于两者之间。
框支剪力墙就是为了利用下部几层的空间,能够灵活分割,或者是采用大空间,而采用框架的形式,然后采用转换层将框架结构转换成剪力墙结构,以使建筑能够抵抗水平侧向力,从而突破高度的限制;而框架剪力墙从下到上都是框架和剪力墙两种形式的结合,一般是利用电梯井或楼梯井作为剪力墙,外部采用框架形式。
如果再变换一下,外墙也采用剪力墙的形式,就成了筒体结构了。
框架结构:以混凝土梁柱组成的框架来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
剪力墙结构:以混凝土剪力墙来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
框架-剪力墙结构:以混凝土梁柱组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
框架-核心筒结构:以内部设置混凝土筒体,外围周圈设置框架,来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
(筒体其实是剪力墙的一种特殊形式)筒中筒结构:以内部外部设置双重混凝土筒体,来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
板柱-剪力墙结构:以混凝土柱和楼板(即无梁楼盖体系)组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
部分框支剪力墙结构:剪力墙结构的一种。
其中部分剪力墙不落地,通过转换梁(也叫框支梁)把荷载传至框支柱(框架柱的一种特殊形式)。
“汶川5.12”地震灾后重建之建筑物结构形式浅析 2009年9月(上)89期犹爽黄明恨邓正清李天和 (四川大学水电学院)“汶川5.12·特大地震造成了灾区相当一部分建筑物的破坏与倒塌。
为了避免重建的建筑物在再次遭受地震时不至因建筑物结构形式设计不合理等种种原因而遭受严重破坏,对重建建筑物的结构型式等方面进行相关的探究和改进是很有必要的。
本文作者团队在地震之后先后到过映秀、都江堰、虹口、彭州等地震灾区进行了实地考察,通过总结分析,就灾区灾后重建建筑物结构型式的选择提出一些参考性的建议。
1、砖混结构砖混结构是本次检测中遇到最多的结构形式,建造的时间跨度也很长,从70年代一直到21世纪,故震害的差别也较大。
砖混结构很多墙体是承重结构、地震时能抗剪,所以具有很高的抗剪刚度,且水平圈梁和构造柱相连形成钢筋骨架结构,具有很好的整体性,抗震性能很好,此次地震中该结构形式的建筑物受到的破坏都不是特别严重。
但此次地震中还是发现了一些因为刚度不匹配等原因而致使房屋遭受破坏的实例,应当引起注意。
“六层楼”位于映秀镇西北端,地震烈度Ⅺ度。
该楼是刚刚封顶的六层砖混结构楼房,其底层是商铺,其纵向与断裂带基本垂直。
该楼的地基、建材和施工都没问题,其破坏的特征是二层完全被剪坏,底层和三楼以上的部分都没明显的破坏,三楼和一楼的纵向错位为120mm 左右。
2、框剪结构框剪结构又称为框架—剪力墙结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能体现这种结构的优越性能的典型例子是彭州市的白鹿中学勤学楼,勤学楼共有三层,每层5间教室,纵向每隔三米左右设钢筋混凝土立柱,立柱与圈梁、横梁相连,纵横墙为砖砌剪力墙,现浇板。
属于框架剪力结构。
大楼离断裂带3-5m,位于上盘,地震时地面隆起3m以上,地震烈度Ⅺ度以上,但大楼几乎看不到任何破坏。
说明这种结构形式的抗震性能相当好,宜在重建中得到推广。
3、不完全砖混结构不完全砖混结构的一种结构形式是在设计时只设了水平圈粱,而没有构造立柱。
这种结构的特点是没有形成完整的钢筋混凝土固架结构,所以整体性不强,抗震能力差。
新建小学教学楼就是这样的例子。
新建小学教学楼离震中24km,烈度VII-VIII度.其结构为不完全砖混结构,四层,只设了水平圈梁,且与楼梯间框架结构相连,没有构造立柱,整体性不强。
地震后该楼在20秒之内完全垮塌。
结构形式相同的聚源中学同样出现了类似的破坏,虹口乡里很多没有构造柱的不完全砖混结构也受到严重破坏。
(建筑设计不合格—孩他爸注)说明这种形式的抗震性能很差,重建时不宜采用这种形式。
不完全砖混结构的另一种结构形式是底层因为开商铺需要而采用框架结构,二层以上为住宿房需要而采用砖混结构。
这种结构破坏的典型例子是映秀发电总厂的物资大楼。
该楼为四层框架结构,现浇整体楼板。
震损破坏特征是大楼底层正面柱顶偏移30到50厘米,柱顶结点全部被压缩破坏。
破坏的原因是上层为砖混结构,重量大,而底层只设框架立柱,没有纵横剪力墙,抗剪刚度小,出现了头重脚轻的情况,地震来时就很容易坍塌。
所以这种结构形式不宜在重建中大力推广。
4、结论及建议:通过对灾区部分房屋的震损情况的实地考察和分析总结可知砖混结构建筑物的抗震性能良好,宜在灾后重建中重点推广。
现提出以下几点建议:(1)在多层砖混结构建筑物中的适当部位设置钢筋混凝土构造柱,并与圈梁连接使之共同工作,可以增加房屋的延性,提高房屋的抗侧力能力,防止或者延缓房屋在地震作用下发生突然倒塌,或者减轻房屋的破坏程度。
(3)不完全砖混结构只设了水平圈梁,而没有构造立柱,没有形成完整的钢筋混凝土骨架结构,所以整体性不强,抗震能力差,在灾后重建中应尽量避免建造这种结构形式的建筑物。
(4)框剪结构的建筑物抗震性能很好,在灾后重建中在条件允许的情况下可大力推行,但应注意增大梁柱截面或在节点处进行改进以增大其抗震性能。
汶川地震中学校建筑震害研究四川大学学报第41卷第3期2009年5月李碧雄1,2,雷涛1,邓建辉2,王哲1,王清远1(四川大学建筑与环境学院)摘要:对汶川8 O级特大地震导致大量教学楼严重破坏或完全坍塌进行了广泛调研,分析了砖木结构、砖混结构和框架结构教学楼的震害特征和震害原因。
分析结果表明,传统的砖木结构和砖混结构缺乏必要的整体连接措施;建筑体型不对称加剧了地震中建筑的倾倒。
建议高烈度地区的框架结构教学楼应重视剪力墙的设置,砌体结构的窗间墙采用组合砌体:合理的建筑平面布局方案是提高教学楼抗震能力的重要途径,并重视对建筑质量的全过程控制。
四川汶川8 O级地震。
地震中为数众多的学校建筑的严重破坏或倒塌造成了大量的师生伤亡,整个社会为之震惊。
地震发生后,来自世界各地的建筑抗震工作者对学校建筑,尤其是教学楼的倒塌原因极为关注,四川大学组织了相关专业人员和国外专家奔赴受灾地区进行了广泛的调研和深入的讨论。
文中介绍的受灾学校建筑主要处于以下乡镇:汶川县映秀镇,烈度为Ⅺ度;彭州市通济镇,烈度为Ⅷ一Ⅸ度;彭州市白鹿镇,烈度为Ⅸ一X;绵竹市汉旺镇,烈度为Ⅸ~Ⅺ。
总体而言,在地震烈度越高的地区,学校建筑破坏越严重。
但是也有一些让老百姓不能理解和接受的现象,在地震烈度不是特别离的某些地区,绝大部分建筑能不倒塌的情况下,学校建筑发生坍塌,造成了大量的学生伤亡。
相反,也有一些位于高烈度地区的学校建筑.在大震中能屹立不倒,使成千上万的学生和教师幸免于难。
此次地震灾区的教学楼采用的结构型式有多种,如钢筋混凝土的框架结构、无构造柱和罔梁的砌体结构、有构造柱和圈粱的砌体结构、以及传统的砖术结构。
林树枝、韩军、周铁钢、王亚勇、李建中、赵西安等认为.作者深入灾区累积3个多月的调研也表明,按现行抗震规范设计的各类建筑均表现出良好的抗震性能。
(四川官方坚称,抗震规范有错,至使房屋倒塌,但四川官场无错。
权威专业论文与四川官方立场对立—孩他爸注)与住宅建筑相比,由于学校建筑墙体的数量较少,建筑物的质量较轻,地震作用相对较小。
从学校建筑自身的建筑和结构特点出发,分析5.12汶川地震巾学校建筑的破坏特征,研究其破坏特征与结构型式、结构构造特点之问的关系,总结成功的经验,汲取失败的教训,从震害中提炼出提高教学楼抗震能力的设计方法和施工措施。
l 地震灾区学校建筑的常见结构型式及其破坏分析1.1砖木结构由于灾区的经济条件限制和建造年代较早等原因,汶川地震灾区部分学校建筑采用传统的砖木结构,该类建筑一般为平房或者两层楼房。
该类结构的震害丰要表现在以下几个方面:1)溜瓦现象非常普遍,如图2所示。
地震中,滑落的瓦片造成了一定的人员伤亡,这是其不利的一面。
有利的一面是滑落的瓦片减轻了建筑的质量,从而减小了地震作用。
2)墙体发生平面外坍塌。
建筑物的部分墙体因与整体结构的联系很弱,地震作用下局部发生坍塌,如图3所示。
对于单层建筑,纵墙平面外的稳定性很差。
再加之砂浆的强度较低(建筑质量不合格—孩他爸注),致使墙体在地震时因不能抵抗平面外的作用而发生倒塌,屋盖系统也相继失去支撑而垮塌,如图2(b)所示。
绵竹市的玉泉、拱星,兴隆等学校建筑均有类似的震害现象发生。
1.2砖混结构竖向为砖砌体墙承重、水平承重构件为钢筋混凝土楼屋盖的结构体系称为砖混结构。
典型的砖混教学楼结构平面布置如图5所示,横墙和窗间墙均为主要的竖向承重构件。
砖混结构的教学楼在汶川地震灾区非常普遍。
1990年以后建造的大部分砖混结构教学搂大都能按照《建筑抗震设计规范》(GBJ—1189)或《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)的要求来进行设计和施工,其中也不乏表现较好的建筑.一部分按7度设防设计的教学楼,在汶川地震烈度达到8度、9度的情况下.有的基本完好,有的轻微损伤。
确有一部分学校建筑不能满足现行规范的要求,此类建筑震害非常严重。
(符合规范的教学楼地震中不会倒----孩他爸注)砖混结构的震害主要有以下几种:1)窗间墙承载力不足引发的破坏。
大量严重受损或完全坍塌的教学楼的破坏特征表明,纵向窗间墙承载力不足是导致建筑严重受损或完全坍塌的重要原因。
窗间墙的裁面尺寸一般较小.再加之某些砌筑砂浆的强度较低(建筑施工质量不合格—孩他爸注),窗间墙在压力或拉力、剪力共同作用下极易发生破坏。
3)预制板坍塌。
汶川地震中教学楼预制板坍塌导致的人员伤亡非常惨重。
地震发生后,要求禁止使用预制板的呼声非常强烈。
就作者广泛调查收集的资料来看,地震中可怕的不是预制板本身,而是支撑预制板的墙体破坏。
台湾是一个地震多发地区,1999年集集地震后,预制构件在台湾的使用并没有受到影响和限制。
预制构件自身具有一定的优越性,问题的本质应该是预制板与预制板之间、预制板和竖向承重构件之间缺少必要的拉结和整结措施(建筑质量不合格—孩他爸注),建筑物的空间整体性差。
1.3钢筋混凝土框架结构汶川地震极震区少数新建教学楼采用的钢筋混凝土框架结构,如位于汶川映秀镇的漩口中学、位于绵竹市的绵竹中学。
钢筋混凝土框架结构教学在此次地震中较好地做到了“中震可修”。
但是,很多都没能实现“小震不坏”和“大震不倒”。