淺析圍護墻傾倒機理

王曉燕

摘 要：本文通過在地震中對圍護墻傾覆倒塌情況進行模擬分析研究，與用加速度量對生土圍護墻傾倒高厚比限值的分析結(jié)果進行對比，分析存在的差異與原因，得出符合實際的高厚比限值。對于避免生土墻體在不同地震烈度下發(fā)生傾覆倒塌具有一定的現(xiàn)實參考意義。

關(guān)鍵詞：傾倒；峰值速度；高厚比

一、引言

當前，在我國農(nóng)村地區(qū)不論是是新型房屋，還是傳統(tǒng)的建筑，在抗震方面都存在一定的安全問題，尤其是在經(jīng)濟比較落后的偏遠地區(qū)比較顯著。所以，本文通過對生土墻體傾覆倒塌破壞機理進行研究分析，推導(dǎo)出墻體的抗傾覆倒塌高厚比限值，從而對避免墻體破壞具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

二、地震作用下的墻體破壞情況分析

作者在對“6.3寧洱地震”、“5.12汶川地震”、“7.9姚安地震”等多次不同地震統(tǒng)計資料的分析。發(fā)現(xiàn)在地震災(zāi)害地區(qū)有約75%左右的房屋都具有一定年代的生土圍護墻體結(jié)構(gòu)，除此之外，還有一定數(shù)量的磚木、磚混結(jié)構(gòu)房屋和框架結(jié)構(gòu)建筑。所以，對于加強農(nóng)村圍護墻體的分析研究從而在一定程度上提高墻體結(jié)構(gòu)的抗震性能是一項非常迫切、現(xiàn)實的且艱巨任務(wù)。通過分析研究，墻體結(jié)構(gòu)平面外的傾覆破壞原因，歸結(jié)起來主要由以下三個方面：

（1）木構(gòu)架與墻體之間由于動力性能不同，從而致使兩者在地震中運動趨勢不同，造成不同結(jié)構(gòu)之間的相互干擾情況；

（2）傳統(tǒng)的砌筑方式，生土圍護墻體在力學(xué)分析中等同于沒有約束的結(jié)構(gòu)，這是墻體在地震作用下極易發(fā)生平面外傾覆倒塌破壞的主要原因；

（3）大多數(shù)情況下，墻體與地面之間的連接較差，地震發(fā)生時，墻體與地面間的粘結(jié)應(yīng)力容易發(fā)生破壞，從而使墻體獨立而傾覆破壞。

三、墻體的模型簡化分析

為方便研究，理想的把圍護墻體當作一放在剛性地基上的剛塊，并再此基礎(chǔ)上對實際情況進行分析簡化。把墻體假設(shè)為在地基上搖擺的剛體，于此同時受一個豎向和一個水平地震力的作用。假設(shè)地基和墻體間的摩擦力能夠保證墻體不在地面上產(chǎn)生滑動，且隨著地震作用的增大而增大，墻體可以來繞O點進行旋轉(zhuǎn)，假設(shè)除了O之外的墻體不會繞其他點發(fā)生轉(zhuǎn)動。

墻體要發(fā)生傾覆倒塌，首先必須要克服地面與墻體之間的粘結(jié)應(yīng)力。所以，要讓墻體轉(zhuǎn)動起來的前提條件必需是讓水平傾復(fù)力矩大于重力、豎向慣性力的恢復(fù)力矩、粘結(jié)力之和。根據(jù)中國地震烈度表相關(guān)指標，通過分析得出不同設(shè)防烈度情況下相對應(yīng)的墻體高厚比的限值如下表表1所示。

四、結(jié)果的比較分析

（一）地震震害實際與模擬分析結(jié)果的比較

一次地震其實就是一次最真實的試驗，最能客觀真實地反映實際情況。通過對“寧洱縣6.03地震損統(tǒng)計匯總結(jié)果”可以看出在一定程度上反應(yīng)了上述計算結(jié)果的合理性。

（二）加速度與模擬結(jié)果的比較

眾所周知，日本是地震多發(fā)國家，日本的建筑抗震研究要比中國早的多。通過對比，中、日兩國的建筑抗震設(shè)計規(guī)范設(shè)防標準及抗震設(shè)計方法表明，在規(guī)范抗震設(shè)防要求方面，日本要顯著高于我國。

通過對上述數(shù)據(jù)的對比分析可知：①用峰值加速度和用峰值速度對生土圍護墻體傾覆倒塌進行的分析，所得到的“高厚比限值”在基本烈度的Ⅷ、Ⅸ、多遇地震的Ⅵ、Ⅶ情況下具有一定的吻合性；②分析結(jié)果存在一定的差別，主要是因為所采用的兩種分析方法的不同：一種是采用和能量相關(guān)的峰值速度為分析切入點，而另外一種則是采用與力密切相關(guān)的峰值加速度為分析切入點。

五 結(jié)語

（1）本文對建立力學(xué)模型的簡化，通過與地震能量密切相關(guān)的速度量進行理論分析，經(jīng)過推導(dǎo)計算，得出能有效的控制生土墻體傾覆倒塌破壞的高厚比限值，經(jīng)過同典型的地震破壞材料相對比分析，得出這一理論分析的結(jié)果可以在一定程度上反應(yīng)其科學(xué)性和合理性，從而為避免墻體在不同地震烈度下發(fā)生傾覆倒塌破壞提供科學(xué)使用的參考依據(jù)和理論方法。

（2）用峰值加速度的分析結(jié)果與所得數(shù)據(jù)進行對比分析，對建筑物抗震設(shè)防標準用峰值速度分析的要求稍高，反映出這一理論具有一定的現(xiàn)實性、安全性。

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（作者單位：永城職業(yè)學(xué)院）