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汶川地震中玻璃窗和幕墻抗震性能分析

來源:中國建筑科學研究院  作者:趙西安  日期:2008-6-13
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  提要: 2008年5月12日汶川8.0級大地震中建筑物遭受巨大損失,震害調查表明:玻璃固定窗破損與主體結構破壞具有明顯的相關性。玻璃幕墻則基本完好,目前尚未發(fā)現(xiàn)幕墻受到震害的事例。
  關鍵詞: 玻璃窗、幕墻、震害調查、抗震設計

  一、概 述
  1.1 固定窗和幕墻
  提要: 2008年5月12日汶川8.0級大地震中建筑物遭受巨大損失,震害調查表明:玻璃固定破損與主體結構破壞具有明顯的相關性。玻璃幕墻則基本完好,目前尚未發(fā)現(xiàn)幕墻受到震害的事例。

  關鍵詞: 玻璃窗、幕墻、震害調查、抗震設計

  一、概 述
  1.1 固定窗和幕墻
  固定窗和幕墻都是由面板支承結構組成的維護結構系統(tǒng)。不同的是:固定窗通常是鑲嵌在柱子或墻體平面內,在地震時必然與主體結構有相同的側向位移;而幕墻的構造則使得幕墻與主體結構之間可以有微小的相對位移,或者使得幕墻本身具有較大的變形能力,可以忍受地震時主體結構所發(fā)生的側向位移。

  因此,在歷次大地震中玻璃窗的破壞都比較普遍,安裝在墻體嚴重開裂、破損或框架明顯側傾建筑中的固定窗往往窗框扭曲、玻璃破碎、飛散;而在相同狀態(tài)建筑中的幕墻則震害很少,常常完好無損。

  1976年唐山大地震的殘存建筑中玻璃窗大多破損,多數(shù)只留下空的洞口。而1995年日本阪神大地震和1999年臺灣集集大地震均有大量的玻璃窗震害的報告;雖然大阪、神戶和臺中、臺南等城市有不少帶有幕墻的建筑,但卻沒有見到關于震后尚存建筑中幕墻的震害報道。

  這次四川汶川8.0級大地震中,汶川、北川、德陽、綿陽等經(jīng)歷了強震的城市,玻璃窗和玻璃幕墻的抗震性能表現(xiàn)出和歷次大地震相同的規(guī)律性。


  1.2側向位移大小的估計
  我們不可能實際量測到玻璃窗和玻璃幕墻在地震中的平面內側移量。但是,通過觀測玻璃窗和幕墻所在平面的結構損壞情況,是可以估計它們在地震時所經(jīng)歷過的最大水平位移值。

  磚墻的破壞狀況是最適用的衡量尺度。不僅因為磚墻應用最普遍,而且磚墻的破壞程度與其經(jīng)受的水平位移有較好的對應性。多年來,進行過大量砌體結構的性能試驗研究,對無筋磚砌體來說,其基本規(guī)律表現(xiàn)為:

水平位移角小于 1/800       磚墻完好無損;

        1/800~1/500    輕微裂縫

        1/500~1/300    嚴重開裂;

        1/300~1/150    嚴重破壞、掉磚、局部倒塌;

     大于 1/150       倒塌。


  二、固定窗在地震中的工作性能
  在不同的尚存建筑物中,地震震害程度各不相同,相應地玻璃窗的表現(xiàn)也是各不相同的:

  2.1 主體結構無震害的建筑物
  主體結構完好,承重磚墻或填充磚墻沒有產(chǎn)生可見的震害時,可以認為其水平側移不大于1/800。這時玻璃窗一般不會有破損。

  都江堰市的四川農(nóng)大教學樓完好,相應其玻璃窗也是完好的。青川的地震烈度較高,中醫(yī)醫(yī)院病房樓中的病人要從窗口吊下自救,但磚墻無損,可判斷受地震影響不大,玻璃窗還是完好的(圖1)。

  汶川雖然是震中,但少量保存完好的建筑相應其窗也完好。

圖1 青川中醫(yī)醫(yī)院玻璃窗完好

圖2 西安市高層建筑輕微受損

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