第４１卷第６期２００９年１２月西安建筑科技大学学报（自然科学版）Ｊ．Ｘｉ７ａｎＵｎｉｖ．ｏｆＡｒｃｈ．＆Ｔｅｃｈ．（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）ＶｏＬ４ｌＮｏ．６ＤｅＣ．２００９５·１２汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查王丽萍，李英民，郑妮娜，刘立平，韩军，刘建伟（重庆大学土木工程学院，重庆４０００４５）摘要：为了揭示山地建筑结构抗震设计是建筑结构抗震设计的薄弱环节，指出其在抗震设计中存在一定的安全隐患，本文通过５·１２汶川地震震害调查，针对吊脚式和错层式两种典型山地建筑结构房屋的震害进行描述和分析，提出了若干建议和启示．其主要震害特征表现为：（１）架空层形成柔弱底层而严重破坏；（２）采用长短不同柱将坡地架空，短柱易发生剪切破坏；（３）采用桩柱混合体系将坡地架空，桩基础易发生破坏；（４）错层处楼梯柱、楼梯板破坏严重；（５）陡坎边缘地带建筑物震害较重等．关键词：山地建筑结构；汶川地震；震害调查；抗震设计中图分类号：ＴＵ３１２．３文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７９３０（２００９）０６—０８２２—０５我国地形以山地为主，山地面积占全国陆地面积的２／３以上，很多城市依山而建，形成山地城市．近年来随着人们环保意识的提高和对自然环境相适应的人居环境要求的提高，在山地城市中利用自然环境并与山地地形相适应的山地建筑越来越多．山地建筑结构是山地建筑［１３的结构形式，是指具有与地形相适应的山地建筑特有的图１山地建筑结构示意图结构形式．与山地建筑类型相对应的结构类型主要有吊Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉ。
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１０ｐｅ脚式、错层式、掉层式等或由这些形式组合而成，如图１所示．从图中可以看出，其结构形式具有先天的不规则性，现有结构不规则性控制方法并不适用于山地建筑结构，也就意味着形成了与之相适应的山地建筑结构抗震设计特殊问题．不幸的是，目前并没有相关设计规程或系统的理论对其设计做指导，主要原因之一是缺乏这方面的研究及震害调查资料．历次大地震的经验总结是推动建筑抗震技术发展的重要途径［２．８］．目前汶川地震房屋的震害调查主要是普通的框架结构房屋和砌体结构房屋等，山地建筑结构房屋的震害资料调查和文献相对较少．５·１２汶川地震后，作者深入灾区调研，在都江堰市某小区发现新建的一批未投入使用的典型山地建筑大部分严重破坏，其中２栋建筑倒塌，需要引起重视和开展研究．本文将对这些典型的山地建筑震害进行描述和分析，给出若干建议和启示，为今后开展关于山地建筑结构抗震设计的特殊问题的研究提供宝贵的震害资料和分析例证．１吊脚式山地建筑结构房屋震害吊脚式山地建筑结构房屋的特点是采用长短不同的柱（或桩）将坡地架空成平台后再在其上修建建筑物的结构体系，架空部分一般不被利用．都江堰市某小区依山而建，特殊的地形条件使得部分房屋采用吊脚式结构形式，汶川地震后，这种结构形式的房屋震害较为严重．其主要震害特征表现为：（１）架空层形成柔弱底层而严重破坏；（２）采用长短不同柱将坡地架空。
短柱易发生剪切破坏；（３）架空层的上一层柱截面突然变小，薄弱层可能会由架空层转移到上一层，而发生破坏；（４）采用桩柱混合体系将坡地架空，一种情况是伸出地面的桩身顶部破坏严重，如图７所示，另外一种情况是只有桩基承台露出地面，架收稿日期：２００９—０ｌ－２０修改稿日期：２００９—１０—１２基金项目：重庆市建委资助项目（城科字２００７第１９号）作者简介：王丽萍（１９８０一），女，博士研究生，主要从事结构抗震研究．第６期王丽萍等：５·１２汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查８２３空层的梁被直接搁置于承台顶面或与承台整浇，梁的端部发生破坏或是承台拉裂，如图２和图３所示．图２架空层梁开裂Ｆｉｇ．２Ｂｅａｍｃｒａｃｋｓｏｆｓｔｉｌｔｆｌｏｏｒ图３桩基础承台拉裂Ｆｉｇ．３Ｔｅｎｓｉｏｎｃｒａｃｋｓｏｆｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ１．１建筑１建筑１为典型的吊脚式山地建筑随坡而建，临近小区的山顶平台与山坡相接底层采用长短柱和桩，共同将坡地架空成井字梁分割的平台板后在其上修建两层房屋，二层柱截面较一层柱截面缩小，使二层变的较为薄弱．地震发生后建筑物二层整体坍塌，如图４所示；二层柱折断纵筋拔出外露，如图５所示；由于二层倒塌砸向一层平台导致平台梁压坏，如图６所示．图４建筑１（二层坍塌）图５建筑ｌ二层柱折断图６建筑１底层梁压坏Ｆｉｇ．４Ｂｕｉｌｄｉｎｇ１Ｆｉｇ．５Ｃｏｌｕｍｎｓｏｆｔｈｅ２ｎｄｆｌｏｏｒｂｒｅａｋｏｆｆＦｉｇ．６Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆａｉｌｕｒｅ１．２建筑２建筑２也是典型的吊脚式山地建筑，如图７所示，由于山坡较陡，坡下架空层前排长柱较高，中州没有框架粱，坡上架空层后排短柱未设框架梁，左侧两个桩基础顶面直接伸至架空层平台梁下，其余桩基础顶面伸至山坡面．震后伸至架空层平台梁下的桩身顶发生破坏，混凝土剥落钢筋外露，如图８所示；后排短柱柱顶及节点破坏，如图９所示．架空层中由于采用桩和长短柱，使得架空层先天侧向线刚度分布不均匀，而且桩与同截面的柱相比抗剪、抗弯承载能力都较低，致使架空层成为柔弱底层，地震时容易发生破坏．图７建筑２Ｆｉｇ．７Ｂｕｉｌｄｉｎｇ２图８建筑２桩身顶破坏图９建筑２短柱柱顶及节点破坏Ｆｉｇ．８ＤａｍａｇｅｏｆｔｈｅｐｉｅｒＦｉｇ．９Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｊｏｉｎｔ８２４西安建筑科技大学学报（自然科学版）第４１卷１．３建筑３建筑３背后是堡坎，为了不妨碍用户采光和视线，底层抬高架空，在其上修建两层房屋，底层前侧架空用作车库，纵向中间设有钢筋混凝土挡土墙，后排柱和第二排柱间可能要做回填土处理，如图１０所示．从整体上看建筑３上刚下柔，震后底层前两排柱折断倒塌，后排柱柱顶错断、柱底开裂，整体结构向前倾覆，架空层上部梁折断或端部错断，填充墙出现严重交叉斜裂缝，如图１１和图１２所示．图１０建筑３倒塌Ｆｉｇ．１０Ｂｕｉｌｄｉｎｇ３图１１建筑３柱破坏Ｆｉｇ．１１Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎ图１２建筑３梁破坏Ｆｉｇ．１２Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｂｅａｍ１．４建筑４建筑４结构平面不规则，建在山顶平台处，随坡架空，底层架夺柱截面到二层柱截面变小，结构填充墙采用多孔砖砌成，填充墙间设有构造柱，如图１３所示．震后建筑物大量框架梁柱节点严重破坏，混凝土崩裂，柱纵筋屈曲鼓出，暴露出节点区箍筋间距较大，如图１４所示；填充墙破坏严重，大量倒塌。
填充墙Ｊ’日Ｊ构造柱上下端混凝土掏空，钢筋拔出，甚至部分构造柱掉落，发现构造柱纵筋少而细，锚入长度过短，未起到应有的作用，如图１５所示．图１３建筑４Ｆｉｇ．１３Ｂｕｉｌｄｉｎｇ４图１４建筑４节点破坏Ｆｉｇ．１４Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ１５建筑４构造柱破坏Ｆｉｇ．１５Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎａｌｃｏｌｕｍｎ２错层式山地建筑结构房屋震害错层式山地建筑结构房屋的特点是按开间或单元将基础设置于不同标高处，使开间或单元标高在各层相差一定高度的结构体系．与普通错层不同之处是错层的原因不同，山地建筑错层结构是由于地形条件所引起的错层．都江堰市某小区的错层式山地建筑结构房屋底层架空后上部错层震害较为严重．除与吊脚式山地建筑结构房屋相似的震害外，其他手要震害特征表现为：错层处楼梯柱（短柱）、楼梯板破坏严苇，楼梯短柱剪切破坏，楼梯板在施工缝处剪坏．此外，建在陡坎处的建筑物震害较为严重．２．１建筑５如图１６所示建筑５为４层错层式山地建筑结构房屋，屋顶为坡屋面，随坡底层架窄，最后一跨与前三跨之间出现错层，上面３层填充墙用实心砖砌筑．由于楼层不连续，错层处楼梯柱（短柱）混凝土压碎剥落，纵筋扭曲，部分楼梯柱折断，平台板掉落，楼梯板折断（如图１７），楼梯作为错层问的联系通道丧失其功能．部分异型柱柱底施工缝处，混凝土掏空，柱纵筋鼓出，地粱中部开裂挠曲破坏，可能是地基下陷产生，如图１８所示．第６期王丽萍等：５·１２汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查８２５图１６建筑５Ｆｉｇ．１６Ｂｕｉｌｄｉｎｇ５图１７建筑５短柱和梯段板破坏Ｆｉｇ．１７Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｓｔａｉｒｓｌａｂ图１８建筑５异型柱破坏Ｆｉｇ．１８Ｄａｍａｇｅｏｆｓｐｅｃｉａｌｓｈａｐｅｄｃｏｌｕｍｎｓ２．２建筑６建筑６也是错层式山地建筑结构房屋，建在陡坎上的边缘地带，陡坎用垂直挡土墙支护．从整体来看，陡坎边缘地带建筑物震害较重．震后建筑６所在陡坎处挡土墙外倾并开裂，建筑６前地面下陷，临挡土墙一侧柱基础沉降，整体结构倾斜，如图１９所示．柱与挡土墙顶相接处破坏，柱纵筋呈灯笼状鼓出，未见箍筋，内部错层处短柱及其节点处破坏严重，如图２０所示．最外一排柱严重倾斜，局部土体下陷，梁端混凝土拉裂，节点开裂，如图２１所示．图１９建筑６Ｆｉｇ．１９Ｂｕｉｌｄｉｎｇ６图２０柱及节点破坏Ｆｉｇ．２０Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎａｎｄｔｈｅｊｏｉｎｔ图２１梁端和节点破坏Ｆｉｇ．２１Ｄａｍａｇｅｏｆｔｈｅｂｅａｍｅｎｄａｎｄｔｈｅｊｏｉｎｔ３启示和建议通过５·１２汶川地震震后对典型山地建筑结构房屋震害的调查与分析，有以下几点启示和建议：（１）选择建筑场地时应尽量避开不稳定的边坡和陡坎．（２）山地建筑结构的抗震性能需要严格的构造措施和施工质量给予保证．（３）山地建筑结构架空层易形成柔弱底层，对于不等高柱架空，建议从概念设计上考虑和采取必要的抗震构造措施，尽量避免短柱和上刚下柔．（４）由于山地建筑结构竖向刚度不规则，扭转效应明显，建议设计时底部加强．（５）山地建筑架空层常会为了设计和施工方便，直接把桩基础伸出地面当柱使用，由于其抗弯和抗剪都较弱，出地面的桩身容易发生破坏，建议设计时勿用桩代替柱，如代替柱，桩应按柱设计．（６）错层式山地建筑结构房屋在错层部位楼梯柱及梯段板震害尤其严重，建议采取必要的抗震构造措施，对错层部位楼梯柱（短柱）加强．（７）对于无法避免在陡坎附近建山地建筑，建议在设计时考虑局部场地的影响及陡坎边坡稳定问题．（８）从上述山地建筑结构震害可以看出，山地建筑结构抗震设计措施及山地建筑结构地震动输入问5·12汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查作者：王丽萍， 李英民， 郑妮娜， 刘立平， 韩军， 刘建伟， WANG Li-ping， LI Ying-min ， ZHENG Ni-na， LIU Li-ping， HAN Jun， LIU Jian-wei作者单位：重庆大学土木工程学院,重庆,400045刊名：西安建筑科技大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF XI'AN UNIVERSITY OF ARCHITECTURE & TECHNOLOGY年，卷(期)：2009,41(6)被引用次数：1次1.戴志中现代山地建筑接地诠释[期刊论文]-城市建筑 2006(08)2.韩军;李英民;刘立平5@12汶川地震绵阳市区房屋震害统计与分析[期刊论文]-重庆建筑大学学报 2008(05)3.王可;黄志广2005年江西九江地震建筑震害与分析 2006(06)4.李宏男;赵衍刚日本新泻县中越大地震震害调查及分析[期刊论文]-自然灾害学报 2005(01)5.蔡之瑞;孙柏涛唐山地震震害与重建唐山 1996(04)6.清华大学;西南交通大学;北京交通大学土木工程结构专家组汶川地震建筑震害分析[期刊论文]-建筑结构学报2008(04)7.万杰;何梅;郭华汶川地震后建筑构造抗震措施之反思[期刊论文]-西安建筑科技大学学报(自然科学版)2008(05)1.李英民.韩军.刘立平.郑妮娜.王丽萍.刘建伟.LI Ying-min.HAN Jun.LIU Li-ping.ZHENG Ning.WANG Li-ping. LIU Jian-wei"5·12"汶川地震砌体结构房屋震害调查与分析[期刊论文]-西安建筑科技大学学报（自然科学版）2009,41(5)2.蔡文章.CAI Wenzhang汶川地震都江堰地区建筑震害情况分析[期刊论文]-建筑技术2009,40(6)3.楼梦麟.辛宇翔.LOU Meng-lin.XIN Yu-xiang土层地基上建筑结构混合控制的减震效率[期刊论文]-振动工程学报2005,18(1)4.裴星洙.黎雪环.PEI Xingzhu.LI Xuehuan考虑地基与建筑结构相互作用的动态分析[期刊论文]-江苏科技大学学报（自然科学版）2008,22(1)5.李志军.邓子辰.Li Zhijun.Deng Zichen建筑结构离散变结构控制的模糊趋近律方法[期刊论文]-西北工业大学学报2007,25(5)6.郭樟根.孙伟民.倪天宇.丁帅.沈丹.GUO Zhang-gen.SUN Wei-min.NI Tian-yu.DING Shuai.SHEN Dan汶川地震中小学校建筑震害调查及抗震性能分析[期刊论文]-南京工业大学学报(自然科学版)2009,31(1)7.徐新华.周利君.朱求源.XU Xin-hua.ZHOU Li-jun.ZHU Qiu-yuan建筑结构内嵌管道式空调系统的技术与应用[期刊论文]-建筑科学2009,25(10)8.彭昌海.吴智深.陈振乾.李敏.Peng Changhai.Wu Zhishen.Chen Zhenqian.Li Min现场条件下建筑结构的热传递衰减倍数与延迟时间[期刊论文]-东南大学学报（英文版）2010,26(2)9.李宏男.李瀛.李钢.Li Hongnan.Li Ying.Li Gang地震作用下建筑结构的分散控制研究[期刊论文]-土木工程学报2008,41(9)1.孙帅徐州汉化像石博物馆抗震设计[期刊论文]-中国西部科技 2011(21)本文链接：/Periodical_xajzkjdx200906015.aspx。