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汶川地震中玻璃窗和幕墙抗震性能分析

来源:中国建筑科学研究院  作者:赵西安  日期:2008-6-13
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  提要: 2008年5月12日汶川8.0级大地震中建筑物遭受巨大损失,震害调查表明:玻璃固定窗破损与主体结构破坏具有明显的相关性。玻璃幕墙则基本完好,目前尚未发现幕墙受到震害的事例。
  关键词: 玻璃窗、幕墙、震害调查、抗震设计

  一、概 述
  1.1 固定窗和幕墙
  提要: 2008年5月12日汶川8.0级大地震中建筑物遭受巨大损失,震害调查表明:玻璃固定破损与主体结构破坏具有明显的相关性。玻璃幕墙则基本完好,目前尚未发现幕墙受到震害的事例。

  关键词: 玻璃窗、幕墙、震害调查、抗震设计

  一、概 述
  1.1 固定窗和幕墙
  固定窗和幕墙都是由面板支承结构组成的维护结构系统。不同的是:固定窗通常是镶嵌在柱子或墙体平面内,在地震时必然与主体结构有相同的侧向位移;而幕墙的构造则使得幕墙与主体结构之间可以有微小的相对位移,或者使得幕墙本身具有较大的变形能力,可以忍受地震时主体结构所发生的侧向位移。

  因此,在历次大地震中玻璃窗的破坏都比较普遍,安装在墙体严重开裂、破损或框架明显侧倾建筑中的固定窗往往窗框扭曲、玻璃破碎、飞散;而在相同状态建筑中的幕墙则震害很少,常常完好无损。

  1976年唐山大地震的残存建筑中玻璃窗大多破损,多数只留下空的洞口。而1995年日本阪神大地震和1999年台湾集集大地震均有大量的玻璃窗震害的报告;虽然大阪、神户和台中、台南等城市有不少带有幕墙的建筑,但却没有见到关于震后尚存建筑中幕墙的震害报道。

  这次四川汶川8.0级大地震中,汶川、北川、德阳、绵阳等经历了强震的城市,玻璃窗和玻璃幕墙的抗震性能表现出和历次大地震相同的规律性。


  1.2侧向位移大小的估计
  我们不可能实际量测到玻璃窗和玻璃幕墙在地震中的平面内侧移量。但是,通过观测玻璃窗和幕墙所在平面的结构损坏情况,是可以估计它们在地震时所经历过的最大水平位移值。

  砖墙的破坏状况是最适用的衡量尺度。不仅因为砖墙应用最普遍,而且砖墙的破坏程度与其经受的水平位移有较好的对应性。多年来,进行过大量砌体结构的性能试验研究,对无筋砖砌体来说,其基本规律表现为:

水平位移角小于 1/800       砖墙完好无损;

        1/800~1/500    轻微裂缝

        1/500~1/300    严重开裂;

        1/300~1/150    严重破坏、掉砖、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,相应地玻璃窗的表现也是各不相同的:

  2.1 主体结构无震害的建筑物
  主体结构完好,承重砖墙或填充砖墙没有产生可见的震害时,可以认为其水平侧移不大于1/800。这时玻璃窗一般不会有破损。

  都江堰市的四川农大教学楼完好,相应其玻璃窗也是完好的。青川的地震烈度较高,中医医院病房楼中的病人要从窗口吊下自救,但砖墙无损,可判断受地震影响不大,玻璃窗还是完好的(图1)。

  汶川虽然是震中,但少量保存完好的建筑相应其窗也完好。

图1 青川中医医院玻璃窗完好

图2 西安市高层建筑轻微受损

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