泸定纪实：城镇居住建筑典型震害长什么样？

2022年9月5日12时52分，四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震。震中位于泸定县磨西镇（北纬29.59°，东经102.08°），震源深度16km。根据中国地震局发布的“泸定6.8级地震烈度图” ^[3] ，泸定地震波及的遭遇烈度为6度及以上的地区面积达到19089平方公里，涉及四川省3个市州12个县（市、区），82个乡镇（街道），地震最高烈度为9度，包括甘孜藏族自治州泸定县和康定市等27个乡镇（街道）。位于震中的磨西镇为9度设防烈度，本次地震遭遇烈度也为IX度，震害明显，并出现较多的典型震害建筑，故以磨西镇及周边城镇的居住类建筑为主要调查对象，调查范围见图1。这些建筑离震中距离约10~40km。

本次地震中，框架柱发生破坏较少。其主要震害集中在柱顶及柱脚。柱端出现典型的压弯破坏，见图3（a）和图3（b），柱顶出现弯剪破坏，见图3（c）。这是由于地震下框架柱端受力复杂，承受压力、剪力和弯矩的共同作用，在薄弱部位先破坏。 个别框架柱出现柱顶节点压溃， 节点处的柱纵筋外鼓，节点处混凝土大面积脱落的震害，形成“弱节点、弱柱”现象，见图3（d）。 这是由于框架角部节点受力复杂且柱节点处箍筋配置不足，无法对纵筋及混凝土形成有效约束，且梁板实际共同工作的整体刚度远大于柱刚度等因素造成。

▲ 图3 框架柱端的典型破坏形态（磨西镇，Ⅸ度）

历次地震中，“强梁弱柱”现象 ^[6-8] 比较普遍；此次泸定地震中，城市居住建筑中框梁破坏情况相对较少。主要震害表现为个别框梁的梁端上下均出现明显斜裂缝，见图4。图中出现“强柱弱梁”的屈服机制，除了柱配筋可能进行了设计加强外，还因为该柱两侧有完整紧密连接的填充墙间接增加了柱的整体刚度，在地震往返作用下， 相对较弱的梁端 出现反复的弯剪受力进而出铰破坏。 这也间接说明，填充墙在结构中的位置及连接方式 不同，对结构的影响也不同，因而通过乘以一个整体折减系数考虑填充墙刚度影响对梁柱进行承载力设计可能不符合地震下的真实受力情况。

▲ 图4 框架梁端的典型破坏形态（磨西镇，Ⅸ度）

楼梯震害 主要 表现为梯板破坏、梯梁破坏，与汶川地震情况类似 ^[9] 。此次地震中。部分梯板出现水平裂缝，见图5（a）；部分梯梁的梁中及梁端出现剪扭破坏，见图5（b）。这主要是由于大部分受损居住建筑未执行《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）（2016年版） ^[10] 中关于框架结构中的楼梯应带入结构整体模型计算，或者采用可滑动分离式的构造连接的条文规定。 相比于楼梯进入整体结构计算模型中导致周边构件配筋及截面的加大，框架结构中的楼梯设计时往往优先采用滑动分离式构造措施。

▲ 图5 楼梯典型破坏形态（磨西镇，Ⅸ度）

泸定地震框架结构中填充墙破坏依然较为普遍，其中烧结普通砖，页岩空心砖，加气混凝土砌块或混凝土空心砌块等类型的填充墙材料均有震害。其主要震害特征表现为墙体坍塌，见图6（a）；沿裂缝线的块体垮塌或错位，见图6（b）；填充墙由于剪切破坏产生X形裂缝见图6（c）；填充墙未设置有效构造措施如构造柱或圈梁等产生的连接破坏，见图6（d）。从上述现象可知，填充墙在地震中先行破坏，已成为第一道抗震防线。

▲ 图6 填充墙典型破坏形态（磨西镇，Ⅸ度）

▲ 图7 屋架及女儿墙典型破坏形态（磨西镇，Ⅸ度）

▲ 图8 金山花园震后外观（磨西镇，Ⅸ度）

该高层住宅框架结构主体结构相对完好，未发现框架柱出现明显屈服或破坏。其中，负一层地下室的震害较轻，主要震害为第2层的个别框架梁破坏，1~3层的填充墙、楼梯及楼梯隔墙破坏，且随着楼层高度的增加逐渐减轻。

从负一层地下室往上过程中，可发现地下室梁柱未见明显破坏，仅少量隔墙抹灰局部脱落，见图9。地上框架柱未见明显破坏，第2层的个别框架梁出现斜裂缝，见图10。

▲ 图9 地下室梁柱震害

▲ 图10 第2层框架梁端出现斜裂缝

▲ 图11 填充墙典型震害

▲ 图12 楼梯典型震害

砌体结构因其良好的经济性及成熟的建造经验，在小城市（城镇）得到广泛运用。本次地震中砌体房屋主要震害特征为少量建筑整体垮塌及明显倾斜，部分建筑中的纵横墙裂缝包括构造柱破坏，尤其是窗间墙破坏较为普遍。

调查发现，少量未严格按现行规范设计的砌体结构自建房出现整体破坏，且均在底层首先垮塌。单栋砌体房屋整体垮塌，见图13（a）；这是由于砌体结构楼层数量达到5~6层超出规范限值， 地震下的纵横承重墙体受力急剧加大，出现大面积破坏，无法继续支撑上部结构，引起结构整体垮塌。个别砌体房屋还产生倾斜式倒塌，见图13（b）；这是由于砌体结构在平面上的薄弱环节或者角部位置首先出现破坏，导致整体倾覆。

▲ 图13 砌体结构倒塌的破坏形态

（d）对角裂缝，构造柱屈服

▲ 图14 窗间墙典型震害形态（磨西镇，Ⅸ度）

▲ 图16 楼梯砌体墙震害（磨西镇，Ⅸ度）

▲ 图17 员工宿舍楼建筑布局

▲ 图18 员工宿舍楼结构一层平面图

震害调查表明员工宿舍楼的周边未发现地震引起的土层松动，结构未出现局部不均匀沉降及地基基础破坏的迹象。员工宿舍楼发生底层垮塌，主要破坏发生在底层的承重砌体墙。

本次地震中，宿舍楼整个上部结构向左前方偏离，整体破坏形态见图19（a）；右侧钢楼梯支承屋面的顶部钢柱被压弯，屋面下的钢楼梯框架没有明显的损伤，见图19（b）。大部分构造柱被压溃或折断错位，见图20（a）~（d），室内3个构造柱将楼板冲切破坏，见图20（e）。门厅柱上部节点区域混凝土被拉脱，而门厅柱脚没有破坏，见图21。主要因为门厅梁相连的构造柱被压溃后，门厅楼盖梁及楼板翘起，对前排门厅柱产生一个显著拉力及局部弯矩，而柱钢筋锚固不足，造成柱上节点区混凝土及钢筋拉脱。

▲ 图19  员工宿舍楼整体破坏形态

(e) 少量室内构造柱冲出楼板

▲ 图20 底层构造柱破坏形态

▲ 图21 门厅破坏形态

员工宿舍楼1至2层的梯段破坏 严重 ，见图22（a），2层及以上的墙体未见倒塌，仅出现一些裂缝，见图22（b）~（d）；靠近钢楼梯的山墙与屋盖拉脱，山墙左右侧洞口间的墙体出现明显的水平裂缝，见图22（e）。

办公楼右侧的辅助用房更靠近悬崖，在地震作用下，其木屋盖垮塌且砌体承重墙体出现水平裂缝，见图23。距离宿舍楼对面约60m的2层实验楼，主体较为完好，室内梁柱未发现显著破坏，见图24。

（e）山墙与轻钢木屋盖脱开

▲ 图22 员工宿舍楼室内破坏形态

▲ 图24 实验楼梁柱未见破坏

泸定地震发生在地形、地貌复杂的山区，通过分析震中附近的典型居住建筑的震害特征，得到以下结论及建议：

（1）城镇居住建筑震害主要集中于未严格按规范设计的老旧居住建筑底部1~2层，再次验证现行规范 ^[10-11] 按结构类型控制结构高度及楼层数量、加强底部薄弱层设计、框架采用滑动分离式楼梯的构造措施等规定的必要性。建议城市更新或老旧小区改造时加强相关建筑按现行规范执行情况的排查，并进行相应改造。

（2）在此次地震中，框架结构中隔墙采用刚性连接方式相较于柔性连接方式的震害更严重。建议框架结构隔墙采用柔性连接方式或采用便于替换改造的轻质墙板隔墙，以减轻其震害。

（3）在此次地震中，发生了少量砌体结构倒塌。这暴露出砌体结构抵抗竖向地震作用能力不足，而现行规范对砌体结构竖向地震作用的规定较少。建议严格控制砌体结构高度及楼层数，并复核罕遇地震下砌体墙体及构造柱等竖向构件的抗拉承载能力，而9度区的砌体结构宜优先采用配筋砌块砌体墙。

（4）在此次地震中，位于河岸和边坡、边缘等抗震不利地段的建筑震害明显大于有利地段的建筑。建议场地选址时，尽量避免抗震不利以及容易引起次生灾害的地段。若不可避免时，对重要的建筑宜进行工程场地的地震安评来确定地震作用。

（5）在此次地震中，居住建筑的非结构构件破坏非常普遍，给灾后恢复带来了困难，建议灾区重建体现韧性城市设计理念，按合适的抗震韧性目标值进行规划或设计。建议地震频发区的砌体结构可采用造价低廉、构造简单、施工方便的隔震砖 ^[12] 来提高砌体结构的抗震性能；而框架结构可引入减震技术，采用具有消能减震作用的墙板 ^[13] 替代部分填充墙，减小地震作用，并保护其他填充墙。