1、汶川地震對遠震區高層建筑造成的震害及設計建議門進杰1,史慶軒1,陳曦虎2（1.西安建筑科技大學土木工程學院，陜西西安710055;2.西安市房屋安全鑒定中心，陜西西安710002）摘要：“5.12”汶川大地震的震級達到了里氏8.0級，該次地震對遠震區高層建筑造成了不同程度的 震害。通過對西安市區高層建筑的震害進行介紹和總結，分析了遠震區高層建筑的震害特點和原因， 并分別從地震作用水平和抗震設防水準、防震縫的設置、填充墻的設置等方面，對高層建筑的抗震 設計和抗震措施提出了建議。關鍵詞：汶川地震；高層建筑；防震縫；填充墻中圖分類號：TU375.4 文獻標識碼：A“5.12 ”汶川大地震使震中區和近

2、震區的房屋建筑大量倒塌或破壞嚴重，也對遠震區的建筑結 構產生不同程度的破壞。例如，離汶川750公里的西安地區在這次地震中震感強烈，部分高層建筑 遭到損壞。筆者結合這次地震后參加的西安、漢中兩市區的抗震救災過程中搜集的資料，主要對遠 震區高層建筑的震害進行分析和探討，并對高層建筑的抗震設計和抗震措施提出建議。1遠震區高層建筑的震害及特點1.1填充墻損壞嚴重在“ 5.12 ”地震發生時，西安市震感強烈，各種建筑物水平振動位移較大，特別是高層建筑水 平晃動的厲害，在高層建筑內的人員均站立不穩，行走困難。過大的水平位移造成高層建筑的填充 墻損壞嚴重，主要表現在窗間墻出現斜裂縫、（連）梁與梁下填充墻出現

3、水平裂縫等。例如，圖1所 示為陜西移動通信有限責任公司未央綜合樓的震害情況，該樓三至十七層的震害較嚴重，窗間墻、 梁下墻體、洞口旁的墻體、橫向填充墻等均開裂嚴重，如圖1 （a）（d）。該樓建于2002年，為 29層框架一剪力墻結構，局部兩層，地下一層，總高度為93.87m，采用樁基礎，設防烈度為8度。離汶川500公里的漢中市區的高層建筑也受損嚴重。例如，位于南鄭的信合大廈為框架剪力墻 結構，16層，在“5.12”地震中，絕大部分填充墻遭受較嚴重的損壞，如圖2 （a）、（b）所示，分 別為該建筑的梁下墻體以及橫向填充墻的破壞情況。（a）窗間墻開裂Cracks of wall between wi

4、ndows(b)梁下填充墻開裂Cracks of wall under beams收稿日期：基金項目：陜西省抗震救災專項作者簡介：門進杰（1979-），男，山東蓬萊人，博士，講師，主要從事混凝土結構及其抗震研究。（c）洞口旁墻體開裂（d）橫向填充墻開裂Cracks of wall in the side of holeCracks of horizontal filled wall圖1未央綜合樓的震害情況Fig.1 Seismic damage of WeiYang building(b)橫向填充墻開裂(b) Cracks of horizontal filled wall（a）梁下墻體開裂（

5、a） Cracks of wall under beams s圖2信合大廈震害情況Fig.2 Seismic damage of XinHe building1.2防震縫兩側的墻體損壞嚴重高層建筑防震縫兩側的墻體產生碰撞，并損壞嚴重，是“ 5.12”地震對遠震區高層建筑物造成 震害的又一特點。在實際工程中，按照抗震規范1和高層規范2 的要求，沉降縫、防震縫、伸縮縫的 設置應做到三縫合一，而對于防震縫的最小寬度是這樣規定的：“框架結構房屋的防震縫寬度，當高 度不超過15m時可采用70mm；超過15m時，8度相應每增加高度3m，宜加寬20mm。框架-抗震 墻結構房屋的防震縫寬度可采用上述規定數值的

6、70%，且不宜小于70mm。”因此，對于高層建筑特 別是高度較大的高層建筑來說，往往是防震縫的寬度起控制作用。然而，在實際施工時，為了立面 上的美觀等原因，往往設置的防震縫寬度不夠或者在防震縫兩側采用剛性材料來填充防震縫，這樣 就使在地震時防震縫兩側塔樓的水平位移位移受到很大限制，塔樓碰撞嚴重，并引起兩側墻體的嚴 重損壞。例如，位于西安市區的賽高大廈在此次地震中防震縫兩側的墻體損壞嚴重，如圖3 （a）（d） 所示，其中圖（a）為A、B塔樓間兩側墻體的破壞情況；圖（b）為C、D塔樓間兩側墻體的破壞 情況。該建筑物地下2層，地上28層，地下室部分為統一整體，地上部分分為5個獨立的結構單元： 四棟塔

7、樓和一棟裙房，A、C塔樓為鋼筋混凝土剪力墻結構，總高度為90.05米，B、D塔樓為鋼筋 混凝土框架-剪力墻結構，總高度為94.85米，該地區的抗震設防烈度為8度。按照抗震規范的要求， 該結構A、B和C、D塔樓間防震縫的寬度從下到上分別為70mm570mm和70mm602mm。然 而，從該結構的震害情況來看，其震害主要集中于防震縫處，且隨結構高度的增加逐漸加重。分析 原因，是由于防震縫間做了一鋼筋混凝土短墻，該連接短墻的存在限制了兩個塔樓（A、B或C、D）在地震作用下的側向變形，防震縫處連接短墻與其相鄰的塔樓出現碰撞，致使防震縫處連接短墻及周邊墻體出現不同程度的破壞，如圖3（c）、（d），并引起

8、其它位置結構構件和非結構構件的損壞。(a)A、B塔樓間(a) Seismic damage between tower A and BC、D塔樓間(b) Seismic damage between tower C and D(d)防震縫間墻體破壞情況(上部)(d) Damage of wall between quakeproof slot (top section)(c)防震縫間墻體破壞情況(中部)Damage of wall between quakeproof slot (central section)圖3賽高大廈的震害情況Fig.3 Seismic damage of SaiGao

9、 building2提高抗震性能的幾點建議結合這次汶川地震對遠震區高層建筑造成的震害，對高層建筑的抗震設計方法和抗震措施提出 幾點建議。2.1提高地震作用水平，提高抗震設防水準，按“中小震”設計鑒于這次地震中高層建筑水平位移過大的特點，建議提高高層建筑結構的抗震設防水準。與目 前發達國家的抗震設計規范相比，我國抗震規范對于小震的地震作用水平取值偏低，這就會導致在 第一階段抗震設計時，安全儲備偏低。另外，我國抗震規范中，從小震到大震，50年的超越概率相 差較大，僅僅用一個中震來劃分遠遠不能滿足建設者對地震作用下結構抗震性能水平的要求。因此， 筆者建議在小震和中震之間增加一個地震作用水平一中小震，

10、取其50年內超越概率為40%，則其重 現期RP可由下列公式計算3：除此之外，裝修時應盡量采用與主體結構連結性能好的材料，避免采用笨重的裝飾材料，例如， 大理石等。在此次地震中還發現，施工質量的好壞在一定程度上決定著結構的損壞程度，例如，圖 4所示的商住樓墻體開裂較嚴重，而與此樓僅一個馬路之隔的另一商住樓，是同一開發商、同一設 計單位設計的，平面布置和結構形式均相同，卻沒有任何損壞。分析原因，最大的可能就是施工質 量的差異造成的。參考文獻GB50011-2001,建筑抗震設計規范S.北京：中國建筑工業出版社,2001.GB50011-2001. Code for seismic design o

11、f buildings S. Beijing: China Architectural and Building Press, 2001.JGJ3-2002，高層建筑混凝土結構技術規程S.北京：中國建筑工業出版社，2002.JGJ3-2002. Technical specification for concrete structures of tall buildingsS. Beijing: China Architectural and Building Press, 2002.龔思禮.建筑抗震設計手冊M.北京：中國建筑工業出版社，2002.GONG Si-li. Building se

12、ismic design handbookM. Beijing: China Architectural and Building Press, 2002.門進杰.不規則鋼筋混凝土框架結構基于性能的抗震設計理論和方法D.西安：西安建筑科技大學，2007MEN Jin-jie. Theory and methods of performance based seismic design for irregular reinforced concrete frame structures D. Xian: Xian University of Architecture and Technology

13、, 2007.門進杰，史慶軒，周琦.框架結構基于性能的抗震設防目標和性能指標的量化J. 土木工程學報，2008, 41(9): 76-82.MEN Jin-jie, Shi Qing-xuan, Zhou Qi. Performance-based seismic fortification criterion and quantified performance index of reinforced concrete frame structure J. China Civil Engineering Journal, 2008, 41(9): 76-82Seismic design su

14、ggestion and seismic damage of high buildingscaused by WenChuan earthquake in far apart epicenter zoneMEN Jin-jie, SHI Qing-xuan，CHEN Xi-hu(1.School of Civil Eng., Xian Univ. of Arch. & Tech., Xian 710055， China;2. Xian Building Safety Identification Center, Xian 710002, China)Abstract: The magnitud

15、e of 5.12 WenChuan earthquake is 8.0. And the WenChuan earthquake resulted in different degree seismic damage of high buildings in far apart epicenter zone. Based on the introduction and sum-up of the seismic damage of high buildings in Xi an city, the seismic damage characteristic and reason of high buildings in far apart epicenter zone are analyzed. Then several suggestions about seismic design and seismic measure are given, including the earthquake hazard level and seismic f