国内首例装配式结构震后调查报告！看看装配式结构抗震性能到底怎么样？

前言

2019年6月17日宜宾6.0级地震发生后，为及时了解宜宾地区装配式建筑的现状，进行震后评估以保障人民生命财产安全并总结经验、教训，为进一步推进装配式建筑发展提供支撑，四川省住房和城乡建设厅组织专家组于2019年6月20日至6月22日对宜宾地区在建和已建成装配式建筑的震后状况开展了全面调查。

1. 617宜宾6.0级地震基本情况

据中国地震台网正式测定：6月17日22时55分在四川省宜宾市长宁县（北纬28.34度，东经104.90度）发生6.0级地震，震源深度16千米。自617地震以来，截止6月24日上午9时，宜宾长宁和珙县交界附近区域（北纬28.40度，东经104.80度附近）共发生余震3级以上45次，4级以上8次，5级以上2次。

6.17地震烈度分布图（摘自中国地震台网）如下：

图1 四川长宁6.0级地震烈度图

根据四川省地震局提供的地震波记录，“51YBT”地震监测站位置北纬28.71度，东经104.57度(图2，其中红色五角星为震中位置)，该监测站记录的地震动峰值加速度为59.0cm/s2。本次调查的装配式建筑抗震设防烈度均为7度（0.1g）。《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）5.1.2条表明，7度区0.1g时程分析所用地震加速度时程的最大值：多遇地震（小震）为35cm/s2，设防地震（中震）为100cm/s2，即本次地震峰值加速度介于7度（0.1g）小震设计加速度和中震设计加速度之间，是小震的1.68倍。

图2 震中和监测站分布图

图3  6.17地震“51YBT”监测站实测地面运动加速度记录

图4  51YBT监测站记录反应谱

由图4可得，本次地震中短周期的建筑地震影响系数较大。

2. 本地调查的装配式建筑概况

本次调查的装配式建筑均位于宜宾市叙州区，金沙江以北，距离震中50公里左右，该区域地震烈度接近6度。距离最近的地震地震监测站为“51YBT”监测站，该监测站距离项目一~三约11公里，距离项目四~六约4公里。本次调查项目、震中和地震地震监测站“51YBT”分布详图5和图6。

           

图5  装配式建筑及51YBT监测站分布图

图6  装配式建筑、震中和“51YBT”监测站分布图

本次调查的装配式项目基本信息详表1。

     表1    装配式项目基本信息表

注：“*”项数据由各建设方提供。

3. 调查情况

在宜宾市住建局和四川仁铭住宅工业技术有限公司的大力支持下，2019年6月21日调查组对在表1所列的6个装配式混凝土建筑（同一项目中同类型的若干栋建筑视为一个）的现状进行了详细的调查，情况如下。

3.1 项目一

3.1.1工程概况

该项目距震中直线距离约51公里。共4层，建筑高度为14.7m，建筑面积约为1350㎡，独栋办公楼。结构形式为装配整体式剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别Ⅱ类，特征周期为0.40s，多遇地震时水平地震影响系数最大值为0.08。建筑抗震设防类别为标准设防类。目前已竣工并已投入使用。实景图详图7，标准层平面布置图详图8、图9，墙板拆分图详图10。

图7项目一实景图

图8标准层建筑平面图

    

图9标准层结构平面图

图10墙板拆分图

3.1.2 装配式建筑实施情况

该项目预制构件类型有：承重PC墙板（考虑其承担竖向和水平荷载）、预制叠合梁（仅连梁）、预制叠合板、预制楼梯、预制女儿墙、预制空调板，非承重PC墙板（不考虑其承担竖向或水平荷载）。部分内隔墙采用泡沫混凝土轻质条板，局部窗下墙为砌体填充墙，其余隔墙为非承重PC墙板(部分墙板内局部埋设了聚苯板)。装配率为：68.2%。非承重PC墙板和承重PC墙板连接节点图详图11。保温做法为内保温砂浆。

                     图11 PC墙板连接典型节点图

3.1.3 调查情况及分析

调查组查看了办公楼外立面、1~4层所有房间，全面调查了楼面板、墙体及墙端节点、楼梯间和隔墙面等部位，调查结果详图12~15。

              图12外墙、梁和楼梯

  图13主次梁、叠合板

图14外墙裂缝 

图15轻质隔墙裂缝

根据现场情况和对住户及建设方的查访，该装配式项目在经历617地震后，主体结构构件及其连接部位均未发现开裂现象，主体结构完好。

本次调查还发现：二层和三层西侧外墙右上角在户内一侧发现细微斜裂缝（详图14左图和右图），该裂缝在地震后产生，裂缝开展仅在内侧保温砂浆内，预制混凝土墙板未见裂缝；该墙板窗下区域由砌体砌筑而成，砌体和墙板之间连接缝处装饰面脱落（详图14中图），该处开裂地震前已产生，地震后裂缝加剧。

保温砂浆开裂墙板在结构平面图位置详图10（图中左侧椭圆内墙板），该墙板立面图详图16左图。尽管该裂缝未延伸至混凝土内(详图16右图)，但裂缝是在地震中产生。

   图16 保温砂浆开裂PC墙板立面示意、裂缝处剔开后现场图片

图15为轻质条板隔墙裂缝，裂缝开展位置为：条板顶和梁交界处、条板与条板交界处、条板和主体墙体交界处等。该类裂缝出现在地震前，业主曾对其进行过处理，但处理结果不理想。建议对轻质隔墙类型选用及连接方案上进行研究改进。

3.2项目二

3.2.1工程概况

该项目距震中直线距离约51公里。共3层，建筑高度为10.8m。建筑面积约为1300㎡。独栋宿舍楼。结构形式为装配整体式框架结构，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别Ⅱ类，特征周期为0.40s，多遇地震时水平地震影响系数最大值为0.08，建筑抗震设防类别为标准设防类。目前已竣工并已投入使用。实景图详图17，相关施工图详图18~20。

图17项目二实景图  

   

图18标准层建筑平面图

图19标准层结构平面图

图20 PC墙板平面布置图

3.2.2 装配式建筑实施情况

该项目预制构件类型有： 预制框架柱，预制叠合梁、预制叠合板、预制楼梯、预制女儿墙，非承重PC墙板。非承重PC墙板不和梁相连，仅和竖向构件（柱或相邻墙板）通过300~600mm宽现浇带相连。内隔墙除了非承重PC墙板外，局部为砌体填充墙。装配率为：67.9%。

3.2.3 调查情况及分析

调查组查看了宿舍楼外立面、1~3层部分房间，全面调查了楼面板、柱及柱端节点、梁柱节点、主次梁节点、非承重PC墙板及墙板间节点、楼梯间等部位，调查结果详图21~22。

图21梁柱节点、楼梯、反打PC外墙板

图22 外墙

根据现场情况和对住户及建设方的查访，该项目室内砌体填充墙和表层抹灰均无破坏，柱脚、梁柱节、主次梁节点、楼板、非承重PC墙板、楼梯未发现裂缝，主体结构完好。外墙面非承重PC墙板和梁的水平交接处、墙板与柱子和墙板间交接处发现外墙涂料开裂和脱落，裂缝和脱落现象在地震前产生。竖向裂缝处结构构造示意图详图23。初步分析开裂原因为室外气温变化造成墙板的变形导致接缝处涂料开裂。建议加强墙缝建筑构造节点研究和改进。

图23 非承重PC墙板与柱子和PC墙板间连接示意

3.3项目三

3.3.1工程概况

该项目距震中直线距离约51公里。本次调查了12~14栋所有楼层。建筑功能为商业，均为3层，高度17.15m。12~14栋楼总建筑面积约为0.9万㎡。结构形式为装配整体式混凝土框架结构，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别Ⅱ类，特征周期为0.40s，多遇地震时水平地震影响系数最大值为0.08，建筑抗震设防类别为标准设防类。目前已竣工，部分商户已入住装修。实景图详图24，标准层平面布置图详图25、图26。  

图24凯悦金沙商业实景图  

  

图25标准层建筑平面图

图26标准层结构平面图

3.3.2 装配式建筑实施情况

该项目12~14号楼预制构件类型有：预制框架柱、预制叠合梁、预制叠合板、预制梯梁、预制楼梯、预制女儿墙，隔墙为砌体填充墙。装配率为：49.8%。

3.3.3 调查情况及分析

该项目为清水交付。调查组查看了12~14号楼1~3层所有房间，查看了楼面板、预制柱及柱脚节点、梁柱节点、主次梁及节点、楼梯间和隔墙面等部位，调查结果详图27~29。

图27梁、板、柱现场图

图28柱脚、梁柱节点和主次梁节点图片

图29钢连廊牛腿、柱脚、主次梁节点图片

根据现场情况和对住户及建设方的查访， 该装配式项目在经历617地震后，柱脚、梁柱节点、主次梁节点、叠合板和现浇带之间均未发现裂缝，砌体填充墙未发现破损，主体结构完好。

3.4项目四

3.4.1工程概况

该项目距震中直线距离约51公里。本次调查了该项目的7号楼部分楼层。地上6层，大屋面高度18.0m。总建筑面积约为0.3万㎡，建筑功能为住宅。结构形式为装配整体式混凝土框架结构。本工程抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值0.10g，多遇地震水平地震影响系数最大值0.08，框架抗震等级三级。该项目2018年底竣工，现住户已入住。实景图详图30，标准层平面布置图详图31、图32。

图30 项目四实景图 

    

图31建筑平面图

图32结构平面图

3.4.2装配式建筑实施情况

该项目预制构件类型有： 预制框架柱、预制叠合梁、预制叠合板、预制梯梁、预制楼梯，隔墙为砌体填充墙。装配率为38.6%。

3.4.3 调查情况及分析

该项目为清水交付，部分房屋住户已入住。调查组抽查了1层、3层和5层中部分房屋，查看了楼板、梁柱节点区、柱底、墙面、楼梯间和外墙墙面等部位，均未发现裂缝、连接处破坏或饰面脱落的情况。调查结果详图33。

图33楼梯间和外墙饰面

图34自主装修对隔墙的破坏现场图片

根据现场情况和对住户及建设方的查访 ，该装配式项目在经历617地震后，砌体填充墙未发现裂缝，建筑室内面层未发现脱落，柱脚、梁柱节点、主次梁节点、楼板、楼梯梯梁和梯板未发现裂缝，主体结构完好。 房屋交付后小业主装修时对砌体填充墙有不同程度的破坏，可能会带来安全隐患，详图34。外围护体系和一体化装修能改善该情况，建议推广一体化精装交付。

3.5项目五

3.5.1工程概况

该项目距震中直线距离约51公里。建筑功能为住宅，楼层数30~31层，高度90.00m~93.00m。 2~4号楼为装配式建筑，总建筑面积约为5万㎡。 本次抽查了3号楼部分楼层。结构类型为剪力墙结构， 抗震设防烈度为7度 ，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别Ⅱ类，特征周期为0.40s，多遇地震时水平地震影响系数最大值为0.08，建筑抗震设防类别为标准设防类。目前已竣工入住。实景图详图35，标准层平面布置图详图37、图37。

图35 项目五实景图     

图36标准层建筑平面图 

     

图37标准层结构平面图

3.5.2 装配式建筑实施情况

该项目2~4栋楼板采用预制叠合板，楼梯采用预制楼梯，隔墙为砌体填充墙，装配率为15.5%。

3.5.3 调查情况及分析

调查组抽查了3号楼中1层、2层、3层、16层、18层、29层和30层中部分房屋，查看了楼板面、楼板底、墙面、墙角、楼梯间和外墙墙面等部位，均未发现结构裂缝或饰面脱落情况。调查结果详图38~39。

图38 地面、天花板和墙面图片

图39墙角、楼梯和外墙

根据现场情况和对住户及建设方的查访，该装配式项目在经历617地震后，未发现砌体填充墙和表层抹灰开裂现象，建筑面层未发现脱落，建筑外墙装饰面完整，楼板板顶和板底无开裂现象，主体结构完好。

据建设方和物管统计，2~4号楼交房至今未接到业主方关于楼板开裂情况的投诉，值得注意的是，采用现浇楼板的其余楼栋，地震前业主方投诉楼板开裂情况较多，详图40~41。

图40 现浇板开裂现场图片一

图41 现浇楼开裂现场图片二

3.6 项目六

3.6.1工程概况

该项目距震中直线距离约52公里。1~2#楼为装配式住宅建筑，1#楼预建33层，已建5层，2#楼预建33层，已建8层。1~2#楼总建筑面积约为4万㎡。本次抽查了1#和2#楼部分楼层。结构类型为剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别Ⅱ类，特征周期为0.40s，多遇地震时水平地震影响系数最大值为0.08，建筑抗震设防类别为标准设防类。目前在建中。实景图详图42，标准层平面布置图详图43。

  

图42 项目六实景图  

图43 1~2#楼标准层结构平面图

3.6.2装配式建筑实施情况

该项目1~2#楼板采用了叠合板，预制楼梯，隔墙为砌体填充墙，装配率约为18.0%。

3.6.3 调查情况及分析

该项目为在建项目。调查组排查了已施工楼层的叠合板、楼梯和剪力墙，并对在建楼层的施工情况进行询问查看。调查结果详图44~45。

图44已施工叠合板和楼梯

图45叠合楼板施工情况

该装配式项目在经历617地震后，已建主体结构完好，现场施工并未受到地震影响。该项目楼板采用双向叠合板，叠合板之间连接形式为后浇带形式接缝，但是楼盖支模方式相对传统现浇结构并无太大差别，施工现场组织仍延续传统的现浇结构做法。

  调查结论

 2019年6月17日宜宾6.0级地震后，调查组对在建和已建成的6栋装配式混凝土建筑（2栋低装配率高层建筑，4栋高装配率多层建筑）进行了详细的调查。 得出以下结论：该6栋装配式建筑抗震设防烈度为7度（0.1g），所在地区在本次地震中的地震烈度接近6度，地面峰值加速度约为59cm/s2，在经历该次地震及多次余震后，所调查的装配式建筑保持了主体结构完好，PC构件之间的连接部位未发现破坏现象。对于自振周期小于0.4s的项目一和项目二，在“51YBT”监测站测得的地震波作用下，其地震影响系数大于0.08（7度小震αmax），基底剪力和倾覆力矩均大于小震设计计算值，达到了抗规1.0.1条“小震不坏”的设防目标。 由于本次调查的装配式建筑所在地区的地震烈度较低，装配式结构在设防烈度下未得到直接检验。

除了和地震相关的问题，本次调查还有以下发现：1. 该地区轻质条板隔墙推广使用情况不理想；2. 双向出钢筋叠合板现场的施工工艺的发展滞后；3. 一体化装修集成度有待提高；4. 叠合板的使用有效的降低了因施工原因造成的楼板开裂风险。

针对以上问题建议：1. 加强对轻质隔墙的系统性研究；2. 加强对装配式装修技术的研究，推广一体化装修技术；3. 对于非承重PC墙板，当采用嵌入主体并和主体构件连接时，设计时建议考虑其对主体结构的影响。