柱及支撑破坏

8.1.2　柱及支撑破坏

钢筋混凝土柱截面形式有矩形、工字形和双肢柱。常见震害有：屋架与柱顶连接破坏，上柱截面破坏，牛腿附近变截面处破坏，特别是上柱柱底折断破坏和下柱柱底破坏。双肢柱下柱柱身破坏，高大山墙抗风柱折断。钢结构厂房柱震害较少，仅个别厂房出现屈曲及外露式柱脚破坏。

因柱子严重破坏导致屋盖坍塌的现象很多。厂房多数为单层工业建筑，边柱一般为矩形截面，中柱为双肢大空腹薄壁柱，地震时柱子抗震承载力不足，下柱局部破坏严重，上柱破坏更甚，有些柱子混凝土压碎后纵向钢筋外鼓，竖向承载力丧失，导致所支撑的屋盖全面坍塌，如图8-19所示。也有一些部位的柱子在柱脚处形成塑性铰，如图8-20所示。

汶川县漩口镇，设防烈度7度，实际烈度11度。位于该地区内的阿坝铝厂钢筋混凝土排架柱厂房震害严重，见图8-21～图8-24所示。该钢筋混凝土排架柱轻型屋面厂房采用梯形钢屋架及轻型屋面板，并设有双层钢筋混凝土连系梁。由于地处坡地，边坡受损引发地基破坏，导致厂房外围钢筋混凝土柱明显倾斜，并在多个位置与屋架脱离，造成连系梁断裂、连系梁与柱连接节点破坏、吊车掉落等震害。厂房排架柱下端水平施工缝部位混凝土破碎、钢筋屈曲，形成塑性铰。仔细观察该厂房柱底形成的塑性铰区域，为典型的“没减料却偷工”的施工做法，柱脚箍筋叠在一起，未间隔设置，没有起到约束混凝土的作用。

图8－19　红白镇的华丽水泥厂传输带基本完好

图8－20　转换站的框架柱形成塑性铰

图8－21　汶川漩口镇阿坝铝厂厂房山墙抗风柱的塑性破坏

图8－22　汶川漩口镇阿坝铝厂厂房纵向柱列的塑性破坏

图8－23　汶川漩口镇阿坝铝厂柱脚塑性铰破坏形态

图8－24　汶川漩口镇阿坝铝厂柱脚水平剪断处截面

阿坝铝厂厂房建造年代较早，牛腿柱折断，并发生扭曲变形，导致屋架塌落，围护墙倒塌、破坏严重。分析图8-25、图8-26什邡市蓥华镇某厂房柱震害可见，钢筋混凝土变截面柱破坏主要出现在柱顶及变阶部位，震后裂缝主要出现在柱顶节点、下阶柱下部、牛腿顶面、下柱内侧。除承载力外，阶梯柱变截面部位刚度突变对该部位的破坏模式的影响，取决于上柱与下柱线刚度的比值。因此，设计时柱子断面尺寸应加大，提高配筋，控制并降低轴压比限值，改进支撑的力学性能，改善柱子与支撑的连接。

图8－25　什邡市蓥华镇某厂房钢筋混凝土柱上部折断

图8－26　什邡市蓥华镇某厂房柱牛腿附近严重破坏

支撑系统震害分析：从图8-27～图8-29以及图8-32中可以看出，由于支撑都发生了明显的屈曲变形并退出工作，导致支撑系统无法传递地震剪力以及耗散地震能量。

图8－27　东方汽轮机厂某车间屋架下弦水平支撑屈曲

图8－28　东方汽轮机厂某车间水平支撑与屋架连接节点破坏

图8－29　绵竹市汉旺镇某厂房下柱柱间支撑屈曲破坏

图8－30　绵竹市汉旺镇某厂房吊车严重破坏

图8－31　什邡市某厂房柱与屋架连接部位严重损坏

图8－32　什邡市某厂房柱间支撑拉杆被拉断，压杆被压曲

另一方面，汶川地震中出现许多支撑与其他构件连接节点或自身交叉节点发生破坏，而支撑本身未发生屈曲的现象，说明支撑的耗能性能没有充分发挥。如图8-30中，吊车与轨道的连接被严重破坏；图8-31所示为屋架与牛腿柱顶发生连接破坏。

为发挥支撑系统的传力及耗能能力，设计时应注意下列问题：①提高连接节点及预埋件的承载力，避免连接节点破坏；②厂房设计时宜选用耗能性能好的支撑形式，有必要时可选择消能支撑；③支撑宜设置在变形较大的部位，以利于发挥其耗能能力；④支撑杆件不宜过强，地震中应允许支撑杆件进入屈服，以达到保护主体结构的目的。