王亞勇所長在他的文章《汶川地震建筑震害啟示——抗震概念設計》一文中指出:“---令人意外的是玻璃幕墻在地震時并沒有大量脫落傷人,大部分表現良好,盡管地震動強度達到“大震水準”,主體結構已有損壞,隔墻和吊頂也大量破壞,玻璃幕墻卻完好無損。可見這種幕墻設計具有良好的變形能力。《玻璃幕墻工程技術規范》(JGJ102—2003)第4.2.6條規定:“玻璃幕墻平面內變形性能,…;抗震設計時,應按主體結構的彈性層間位移角限值的3倍進行設計。”對于明框幕墻的玻璃與槽口的配合尺寸作了規定(見第4.3.12條、9.5.2條和9.5.3條)。主體結構的彈性層間位移角限值的3倍相當于“中震水準”下主體結構保持彈性的最大層間位移角限值,相當于“大震”作用時結構的彈塑性位移值。各類玻璃幕墻中,明框幕墻的主要問題是框架本身的變形過大導致玻璃擠碎,但是,如果框架的變形得到控制,也能保證玻璃的安全;隱框幕墻由于在伸縮縫處受到撞擊或硅酮結構密封膠承載力降低均可能造成玻璃脫落。”
趙西安教授在《汶川大地震中玻璃窗和玻璃幕墻抗震性能的初步分析》一文中指出:“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,其基本規律表現為:
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。
2.7 固定窗的變形耐受能力
從這次汶川大地震中玻璃窗的表現來看,固定窗是有可能耐受到層間位移角1/500而不會產生破損;即使個別工程可能有玻璃破裂,破損的數量也會是極少的。
之所以如此,是由于在施工安裝時,一般是墻先留出門窗口,后安裝門窗。窗框與洞口之間會有空隙,窗扇與窗框之間也留有空隙,它們都能吸收掉一些變形量,可以稍稍提高窗的耐受地震能力。
三、幕墻在汶川大地震中的表現
3.1 幕墻的變形性能
由于幕墻本身的構造特點,使得它能忍受大的平面內變形而不破損。許多工程所進行的幕墻平面內變形試驗表明,符合規范設計要求的幕墻可以承受1/100層高的平面內水平位移而不破損,甚至還可以承受更大一些的位移。
我們曾進行過許多幕墻的振動臺試驗,采用了玻璃、石材、鋁板以及陶板、微晶玻璃、石粉板等人造板作為面板。這些幕墻在臺面加速度為0.7~0.9g(相當于烈度約為9~10度)時,位移角達到1/70~1/50,還能保持完好,無任何破損。這些試驗結果說明幕墻具有比固定窗大得多的平面內變形能力,可以在較高烈度的地震中免受震害。
3.2汶川地震中幕墻的性能
到目前為止,我們尚未收到震中地區未倒塌房屋上幕墻發生震害的報告,這與1995年阪神大地震和1999年臺灣大地震的情況類似。
原因是很清楚的,幕墻達到其可耐受的平面內位移角極限1/70~1/50時,絕大多數主體結構已經倒塌。因此可以說,只要房子不倒,幕墻是不會破壞的,至多個別情況下有一些輕微的損傷。
據報道,在受災最嚴重的北川,一片廢墟之中,劉漢希望小學依然屹立,長十余米、三層樓高的玻璃幕墻居然連一塊玻璃都沒有破損。這不能不認為是玻璃幕墻的一個奇跡。
四、 小 結
從目前初步了解的情況來看,固定窗的耐震能力與玻璃幕墻相比是有較大差別的。
強震區沒倒塌建筑中的固定窗,玻璃的破損程度相差懸殊,取決于主體結構側向位移的大小。平面內側向位移角不大于1/500時,窗玻璃可望保持完好;位移角大于1/300時,破壞就非常嚴重了。
玻璃幕墻的位移耐受性能遠大于固定窗。地震中只要主體結構尚未倒塌,幕墻一般都能保持完好。這次汶川地震中玻璃幕墻的表現就充分反映了這一規律。我們有理由相信,只要我們按照規范的要求,認真設計,認真施工,就可以使幕墻達到小震完好,中震可修,大震不掉的要求的。”
再來看玉樹地震:
第一次地震
2010-04-14 05:39:57 震級(M):4.712 緯度(33.10N) 經度(96.60E) 深度(千米)6 儀器震中:玉樹縣拉秀鄉日麻村
第二次地震
2010-04-14 07:49:40 震級(M):7.3 緯度(33.10N) 經度(96.70E) 深度(千米)14 儀器震中:玉樹縣拉秀鄉日麻村
第三次地震
2010-04-14 09:25:17.8 震級(M):6.29 緯度(33.20N) 經度(96.60E) 深度(千米)30 儀器震中:玉樹縣拉秀鄉日麻村
截止14日14時18次余震
宏觀震中隆寶鎮郭央煙宗多,距儀器震中約30公里,緯度(33度03分11秒N),經度(96度51分26秒E),震中區域的地面水平位移最大可達1.75米,沿斷裂帶鼓脹出一個個“小帳蓬”,一條小溪被撕裂錯斷,形成小型斷塞湖。這些變形破壞現象比其他地段都要強烈,只是由于周圍屬于山谷地帶,人煙稀少,沒有造成太大損失。
地表破裂大致可分為三段:西段為賽馬場以東,長約16公里,表現為左旋走滑為主兼逆沖,最大水平走滑位移為175厘米,垂直斷距達60厘米;中段主要在城區南部,長約3公里,由多條“雁列式”分布的地表破裂組成,表現為左旋走滑性質,該段地面最大水平位移為30厘米;東段從縣城擴展到結古鎮禪古村,長約4公里,表現為走滑——逆沖型,局部以逆沖為主,地面垂直斷距約60厘米,水平位移為30厘米,城區沒有發現大的破裂帶。
宏觀震中是根據地震后地表變形強度和對地表建筑物的破壞程度確定的震中,主要通過現場調查獲得,儀器震中則是通過對地震監測臺站獲得的信息計算得到的震。宏觀震中與儀器震中因獲取方式不同,出現不同震中位置很正長。
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