2.1　砌体房屋震害特征

砌体结构的材料性质及砌筑方式决定了其在抵御地震作用时的脆弱和缺乏延性，造成历次地震中损坏严重甚至倒塌，因而在普通百姓的意识中砌体结构属于抗震性能较差的结构形式。

多层砌体房屋的最明显震害特征是：房屋层数越多、高度越高，震害就越严重；横墙数量越少、间距越大，纵墙开洞越多，震害就越严重；不同烈度区砌体房屋的破坏部位差别不大，但随着烈度的增加其破坏程度明显加重。表1.2.1是唐山大地震中不同烈度区多层砖混结构震害的统计结果，可以看出6度区结构基本完好或轻微破坏，7、8度区中等程度破坏或严重破坏的比例略有上升，但倒塌的房屋并不多，9度区中等或严重破坏的比例明显上升，10度区则以房屋倒塌为主。

唐山地震中京、津、唐地区多层砖房震害统计资料 表1.2.1

唐山地震震害调查发现，部分设置了钢筋混凝土构造柱的砌体房屋，在遭遇大地震影响时能够做到裂而不倒，此后的抗震设计规范都将构造柱作为增加结构整体性和延性性能的一项重要措施，并在此后的三十多年中经受了地震考验。汶川地震中关于砌体结构的震害调查资料再一次表明，砌体房屋的破坏程度随着建筑年代的推后明显减轻、完好或轻微损坏率明显增加，即使在极震区也有裂而不倒的例子。图1-2-1是南坝镇的一栋正在施工的四层砖混住宅楼，7度设防的建筑遭遇10度的地震影响，因构造柱设置数量较多、位置合理，地震中基本完好无损。而邻近的一栋4层钢筋混凝土建筑，在地震中遭到严重破坏，局部倒塌，震后拆除（图1-2-2）。

　图1-2-1　极震区完好无损的砌体结构

图1-2-2　邻近的RC结构破坏严重局部倒塌

砌块建筑震害重于砖砌体结构。砌块建筑应按照规范要求设置圈梁、构造柱或芯柱和水平配筋带，增加结构的整体性。对于空心砌块，由于开孔率较大，为了保证上下层砌块粘接牢固，还应要求砌块开孔朝下进行砌筑。实际工程中经常出现未按规范要求设置圈梁、芯柱的情况，而且砌筑砌块的砂浆饱满度不足，特别是空心砌块，采用开孔向上的方式砌筑，使得抹完水平砂浆层后，大部分砂浆掉落至空洞内，仅在砌块侧壁顶部留有少量的砂浆，这不能保证上下层砌块的粘接，地震作用下极易发生砌块塌落情况，而且砌块壁较薄，往往出现侧壁劈裂的情况，进一步加重了结构的震害（图1-2-3～10）。

图1-2-3　玉树州藏医院底层墙体破坏

图1-2-4　砌块建筑角部未设构造（芯）柱

图1-2-5　空心砌块建筑倒塌

图1-2-6　砌块建筑中间层倒塌

图1-2-7　内墙破坏情况

图1-2-8　山墙破坏情况

图1-2-9　教学楼实心砌块墙破坏

图1-2-10　玉树地震中砌块教学楼外纵墙破坏

震害调查表明：砌体结构房屋的破坏通常是由于墙体剪切破坏和纵横墙之间及其与楼屋盖的连接出现问题引起的，一般表现为局部破坏，但也有不少完全倒塌的例子。砌体结构房屋的主要震害现象有以下几个方面：

2.2　墙体承载力不足

⒈纵向墙体

砌体房屋的纵向墙体一般开有较多的门窗洞口，抗剪承载力相对于横向墙体要低，当遭遇纵向地震作用时纵向墙体会出现剪切裂缝。剪切裂缝的形状与地震力的大小有关，一般情况下形成X形交叉剪切裂缝，当地震力与承载力之比很大时则形成一条剪切斜裂缝，有专家称之为一次性剪断裂缝。剪切裂缝位置可能发生在窗间墙，也可能发生在窗下墙，或者是窗间墙、窗下墙均有发生，破坏部位及破坏形式与窗间墙、窗下墙的线刚度比值有关（见图1-2-11～14）。根据已有的研究成果，窗间墙类似于钢筋混凝土剪力墙的墙肢，窗下墙类似于剪力墙的连梁，在往复地震作用下，窗间墙与窗下墙之间形成类似于梁柱节点的受力模式，达到节点弯矩的动态平衡，窗间墙由于承受上部各层的竖向荷载，正应力较大，导致抗震抗剪强度相对较大，二窗间墙仅承受本层的局部荷载，抗震抗剪强度相对较小，破坏首先从刚度和强度相对较弱的部位发生并扩展。根据震害调查和分析，在给定层高和横墙间距的情况下，纵墙窗洞高度越大、宽度越小（窗间墙越宽），窗下墙越容易发生破坏，反之窗间墙越容易破坏。由于窗间墙承受上部各层的荷载，重要性远远大于窗下墙，而且损伤后修复难度较大，因此结构设计时应严格控制纵墙的开洞，有意识的引导破坏发生在窗下墙，减轻或延缓窗间墙的破坏，从而保证结构和人员的安全。

图1-2-11　纵向墙肢一次性剪断破坏

图1-2-12　窗下墙X形剪切裂缝

图1-2-13　窗间墙X形剪切裂缝

图1-2-14　窗间墙、窗下墙均有X形裂缝

如前所述，对比几种剪切裂缝，如果剪切裂缝发生在窗下墙，不致使整个结构丧失承载力，而且还能成为耗能机构进一步吸收地震能力，防止结构倒塌。但如果窗间墙发生较严重的X形裂缝，不仅会影响整体抗震能力，甚至可能造成结构的竖向承载能力的丧失，从而引起结构的整体垮塌，图1-2-13所示的漩口中学宿舍楼就是个例子。对于教学楼等大开间建筑，纵向窗间墙上往往搁置有楼、屋面大梁。当房屋遭受横向地震影响时，地震作用由大梁传递给纵向窗间墙，墙肢处于平面外受力状态，易在大梁下方出现水平裂缝（见图1-2-15）。

⒉横向墙体　横向墙体上门窗洞口少，且多层砖混住宅结构一般横墙数量较多，抗震承载力高，在地震中破坏一般较轻微，但对于学校、医院等横墙较少或很少的建筑，地震中破坏仍非常严重。

图1-2-16是汉旺中心幼儿园教室，横墙遭受极为严重的破坏，所幸结构尚未倒塌。汶川地震中，不少学校建筑因横墙承载力不足而开裂破坏（见图1-2-17～18）。

图1-2-15　纵向墙肢出平面破坏

图1-2-16汉旺中心幼儿园

图1-2-17　文县碧口镇二中教学楼

图1-2-18　通济学校教学楼

2.3　结构体系不合理

⒈抗震冗余度不足

学校教学楼采用只有两道纵墙带单面走廊的结构形式，图1-2-19和1-2-20是某倒塌的中学教学楼的一个开间的教室结构平面图及倒塌后的照片。其中靠走廊一侧的纵墙被许多门、窗分割成小墙肢，高宽比较大，部分小墙肢上还搁有楼、屋面进深梁，另一侧纵墙则只开了窗户，墙肢宽度相对较大。除楼梯间设置了构造柱外，教室四角均未设置构造柱，虽设置了圈梁，但横墙圈梁间距较大，且没有构造柱与之可靠拉接，未能对墙体起到应有的约束作用。地震中，建筑靠近走廊一侧高宽比较大的小墙肢将首先发生破坏，整个结构形成机构丧失承载能力，除楼梯间外全部倒塌。

图1-2-19　典型学校建筑平面示意图

图1-2-20地震后倒塌情况（仅剩楼梯间）

⒉建筑结构布置不规则

图1-2-21为唐山市柴油机厂办公楼的震害照片。该办公楼平面呈扇形，两翼为三层，中间门厅部分局部突出一层。地震中扇形两翼因结构不对称产生扭转效应造成严重破坏、局部倒塌，中间门厅因竖向刚度突变顶层倒塌。图1-2-22是都江堰中医院病房楼，平面呈L型，地震中L型一侧全部倒塌。

图1-2-23是位于都江堰市的一栋7层住宅楼，平面呈“Y”型，属于平面不规则结构，在建筑平面的中间部位为楼梯间和设备管道井，造成楼板不连续，整体性较差，地震中Y型的一翼严重倾斜、底层破坏，Y型中部被撕开。

图1-2-24汉旺镇的一栋六层砖混住宅楼，从平面上看楼梯间部分缩进，并且楼梯间部分本身也造成楼板的不连续，属于凹凸不规则结构，因此地震中楼梯间缩进部分破坏严重倒塌，丧失人流紧急疏散的功能。

图1-2-21　唐山柴油机厂办公楼

　图1-2-22　都江堰中医院住院部

图1-2-23　都江堰某住宅楼

图1-2-24　汉旺镇某住宅楼凹凸不规则

2.4　结构整体性不足

⒈纵横墙连接性差

纵横墙无拉结措施，地震中大片外纵墙闪落（见图1-2-25、图1-2-26），这种震害在唐山大地震前比较多见，唐山地震后开始重视纵横墙的连接，这样的震害越来越少，但在农村自建房中仍能经常见到（图1-2-27、图1-2-28）。

⒉圈梁、构造柱设置不合理

多层砌体房屋设置圈梁、构造柱，是提高结构整体性和延性性能、防止倒塌的重要措施，原砌体房屋未设置圈梁、构造柱时，通过抗震加固增设外加圈梁、构造柱同样能提高结构的整体性和抗倒塌能力，唐山地震后的历次地震都证明了这一点。但是，圈梁或构造柱设置位置与数量不当，起不到应有的作用，结构在地震中同样会遭到破坏。

图1-2-25　唐山地震照片（一）

(www.daowen.com)

图1-2-26　唐山地震照片（二）

图1-2-27　江

28　汶川地震

图1-2-29　圈梁拉通数量过少

图1-2-30　圈梁位置设置不当

图1-2-29是唐山地震中的震害照片，该房屋由于圈梁在横墙上拉通太少，地震时随外墙倒塌而脱落。图1-2-30唐山陡河电站办公楼，五层砖混结构，圈梁兼作窗过梁，未设在楼板标高处，地震中顶层部分倒塌，圈梁甩落在地。汶川地震中，砌体房屋破坏严重、局部倒塌，事后的震害调查发现其中有许多房屋未按规定设置钢筋混凝土圈梁与构造柱。图1-2-31、图1-2-32是某砌体房屋，房屋转角处、纵横墙交接均未设置构造柱，地震中这些部位遭受严重破坏。图1-2-33中可以看出，构造柱纵筋压屈，有效地抑制了该角部墙体裂缝的开展，起到了对墙体的保护作用。

图1-2-34是某房屋采用外加构造柱进行了加固，但加固措施不到位，外加柱自下而上未连续，底部为钢筋混凝土构造柱，在房屋中部以上改为砖砌墙柱，因而未起到应用的加固效果，地震中该房屋仍发生局部倒塌。

图1-2-31　房屋转角处未

32　纵横墙交接处未设构造柱

图1-2-33　构造柱有效抑制墙

-34　构造柱设置不到位

图1-2-35是汶川地震中都江堰某居民楼的地震破坏情况，该小区有多栋建筑，部分破坏比较严重，该建筑破坏特征为室内外高差范围内的墙体严重破坏，与上部墙体发生水平错动。经调查发现，在室内地面标高处设有地圈梁（在室外地面之上，位置偏高），且建筑设置的构造柱从地圈梁开始向上浇筑，与规范要求的构造柱应埋入室外地坪下不小于500mm，或锚入地圈梁内的要求不一致，地震作用下，圈梁和构造柱约束上部结构建筑往复振动，当振动作用克服地圈梁与下部墙体之间的摩擦力时，上部结构与下部墙体之间发生错动，上部结构基本完好，形成类似于隔震建筑的效应，与同一小区其他建筑严重破坏的情况形成鲜明对比，值得研究。

图1-2-35　构造柱设置不到位引发的结构破坏

⒊楼、屋盖整体性差

根据抗震构造图集，预制板结构的楼屋盖施工时，应采用硬架支模搁置预制板，将预制板端部的胡子筋伸入圈梁内，预制板端头孔洞内应设置砖块，然后一次性浇筑圈梁，通过胡子筋将预制板和圈梁连为一体，并将混凝土部分灌入预制板的端部空洞内形成销键；或者是为了减轻硬架支模施工的难度，将圈梁分为板底圈梁和板边圈梁两种，先浇筑板底圈梁和板边圈梁的底部，预留圈梁上部钢筋笼，待混凝土凝固后再搁置预制板，按照硬架支模的方法将板端与圈梁连成一体，从而保证楼屋盖的整体性，同时严格控制预制板在梁、墙上的支承长度，避免地震时预制板塌落伤人。

汶川地震和玉树地震中预制空心楼屋盖结构倒塌比率较高（图1-2-36），震后调查发现预制空心板间未按照抗震构造图集的要求采用硬架支模施工，一般是圈梁浇筑完毕后，将预制板浮搁在圈梁上，预制板之间及其与圈梁之间无任何拉结措施，板端的胡子筋随意弯折，板端孔洞内也没有灌注混凝土（图1-2-37），而且施工过程未按照规定控制预制板端的支承长度，一端支承长度较大、另一端支承长度不足，造成楼、屋盖整体性差，地震中易整体塌落伤人，且震后救人难度较大，因此唐山地震后有人形象地将预制板称为“棺材板”，提出取消预制构件，引起很大争议，而这与国家产业化发展方向不一致。事实上，严格按照规范和抗震构造图集设计和施工的预制楼板建筑，不少经受了地震考验，因此还需针对具体问题客观地分析判断，不能因噎废食。

图1-2-36　预制空心板房屋倒塌

图1-2-37　预制空心板间无拉结

图1-2-38　预制板端无圈梁锚固

图1-2-39　唐山地震塘沽中学教学楼破坏

图1-2-40　汶川地震通济学校实验楼破坏

图1-2-41　玉树地震砌体结构仿古木屋顶塌落

木制楼、屋盖结构的整体性也较差，双坡顶木屋盖，由于山尖墙较高，或屋架之间缺乏可靠的纵向支撑，檩条与屋架之间连接不牢靠，不能形成纵向传力体系，地震时山尖墙倒塌，木屋架塌落，失去对墙体的约束作用，顶层墙体成为悬臂墙，极易倒塌；而四坡顶的屋盖，由于纵横向的屋架互为支撑，震害要轻一些。屋盖的震害与地区有关，北方地区由于需要保温，屋盖中泥背较厚，自重较大，震害较重，而南方则是在檩条上挂瓦，自重较轻，因而震害也较轻。图1-2-39是唐山地震中塘沽中学教学楼的震害照片，瓦顶木屋架塌落，顶层倒塌。图1-2-40是汶川地震中通济学校实验楼的破坏照片，屋架严重溜瓦，顶层墙体破坏严重、局部倒塌。图1-2-41是玉树地震中仿古木屋顶塌落。

2.5　局部薄弱易损部位或构件的破坏

⒈墙体转角处的破坏

墙体转角部位应力集中容易产生破坏，尤其是房屋四角特别容易产生破坏，甚至引起崩塌，是多层砌体房屋的薄弱环节。图1-2-42是唐山地震、汶川地震中房屋四角破坏的典型照片。

图1-2-42　唐山地震、汶川地震中房屋四角破坏

⒉局部墙肢的破坏

抗震设计规范针对不同设防烈度区，对局部墙肢的最小宽度有明确要求，达不到规范要求的在地震中易造成破坏。汶川地震中，一些房屋墙肢的局部尺寸偏小，或是满足了抗震设计规范的要求，但遭遇到了比设防烈度更强的地震作用，造成这些墙肢的严重破坏（图1-2-43）。

⒊山墙的破坏

图1-2-44是唐山地震中唐山运输公司宿舍楼、汶川地震中都江堰某住宅楼的震害照片，这两栋楼都是因为山墙上开有较多的窗洞，严重削弱墙体抗震承载力，致使墙体造成严重破坏。

图1-2-43　墙肢局部尺寸不足

图1-2-44　山墙开有较多的窗洞

⒋楼梯间的破坏

砌体结构中，楼板支承在砖墙上，同时作为水平地震作用下墙体的侧向约束，构成空间结构往复振动。楼梯间处楼板不连续，是抗震的薄弱环节。如果楼梯间设置在房屋尽端，在楼层处外墙基本没有侧向约束，高厚比难以满足要求，仅仅在半层高处有休息平台板对外墙进行支承，对于楼梯间顶层的墙体，计算高度是普通楼层的1.5倍，平面外稳定性较差，地震时极易发生倒塌，进而引起下部楼层的连锁反应。特别是南方地区单面走廊的教学楼、学生宿舍楼等建筑，为了夏季通风散热的需要，将纵墙设计成镂空的花砖墙，进一步削弱了纵横墙的联系，减少了结构整体，导致地震时楼梯间的倒塌。因此，《建筑抗震设计规范》规定楼梯间不宜设置在房屋的尽端，汶川地震中有许多建筑的楼梯间设置在房屋的两端，结果在地震中楼梯间破坏严重，引起疏散通道的堵塞，甚至造成房屋的局部倒塌。图1-2-45是江油市某办公楼，由于楼梯间设置在端部，地震中楼梯间倒塌。图1-2-46是汉旺镇某中学教学楼，同样因为该教学楼在两端设置楼梯间，地震中两端楼梯间全部倒塌。

图1-2-45　江油市某办公楼倒塌

图1-2-46　汉旺某中学教学楼倒塌

鉴于楼梯间在灾害发生时作为人员紧急疏散的重要通道，在规定其设置位置要求的同时，其墙体抗震能力和平面外稳定性的要求应比其他部位更高一些。《建筑抗震设计规范》规定“顶层楼梯间墙体应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋和φ4分布短筋平面点焊组成的拉结网片或φ4点焊网片；7～9度时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵筋不少于2φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带，配筋砖带不少于3皮，每皮的配筋不少于2φ6，砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆强度等级。楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm，并应与圈梁连接”；“突出屋顶的楼电梯间，构造柱应伸到顶部，并应与顶部圈梁连接，所有墙体应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋和φ4分布短筋平面点焊组成的拉结网片或φ4点焊网片。”

抗震规范规定，“装配式楼梯段应于平台板的梁可靠连接，8、9度时不应采用装配式楼梯段，不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板”，但在汶川地震中发现绵阳市某中学悬挑式踏步楼梯完好，这一情况值得研究（图1-2-47）。

图1-2-47　绵阳市某中学悬挑式踏步楼梯完好

⒌局部突出结构的破坏

房屋建筑由于立面缩进，或是有出屋面的楼梯间、水箱间，造成结构的质量与刚度沿竖向分布的突变，突出部分的地震力增大（鞭稍效应），地震中这些突出结构或构件易遭受破坏。图1-2-48是绵竹市某五层砖混办公楼（局部突出一层），地震中局部突出的顶层破坏严重，图1-2-49是什邡市某砖混结构，局部突出的楼梯间墙体开裂、中等程度破坏。

图1-2-48　局部突出楼层破

图1-2-49　局部突出楼梯间墙体开裂

⒍非结构构件的破坏

非结构构件主要有女儿墙、门脸等装饰物以及阳台或走廊的砖砌栏板等外围护构件等，非结构构件的尺寸超过规范要求或与主体结构缺少可靠拉结与锚固措施，地震时易掉落伤人。

图1-2-50　超高女儿墙开裂严重险些掉落

图1-2-51　某教学楼走廊砖砌拦板全部掉落

图1-2-50为某办公楼，女儿墙偏高且拉结措施不当，地震中女儿墙根部开裂，险些掉落伤人。图1-2-51为某中学教学楼，由于外走廊拦板没有可靠的拉结与锚固措施，地震中外廊拦板尽数掉落。

2.6　砌体建筑变形缝处碰撞震害

建筑抗震设计规范规定，砌体结构变形缝宽度根据烈度和房屋高度确定，可采用70～100mm。实际工程中经常出现变形缝宽度不足的问题，或者虽然变形缝宽度满足砌体结构要求，但临近建筑（如框架结构和底框结构）的刚度较弱、变形较大，造成相邻建筑发生碰撞破坏（见图1-2-52）。因此，砌体结构变形缝的宽度，不仅要满足本结构类型的宽度要求，还应考虑临近建筑的结构类型及缝宽要求，同时要考虑相邻建筑纵横布置的关系（见图1-2-53），避免地震时碰撞破坏。