承重砖墙、框架填充墙出现少量细裂缝,或者砖墙没有裂缝,仅仅是伸缩缝两侧发生轻微碰撞时,意味着水平位移在1/800~1/500范围内。这种受震情况下,固定窗一般还是没有震害,玻璃不会破碎。陕西省受这次地震波及西安市的一些高层建筑的伸缩缝发生轻微碰撞,面砖掉下,但是没有伤及玻璃窗。类似的情况在震中的汶川也可以看到。
分别位于汉旺的两座建筑,其中东汽小学外墙已出现明显的裂缝,面砖掉落,但玻璃窗没有受损。绵竹市汉旺镇的东方汽轮机厂是我国大型机械制造企业,这次受害严重,许多车间屋盖全部坠落,但厂房纵墙一般保存较好,显示平面内位移较小,采光窗基本完好。汶川聚源中学教学楼彻底倒塌,但宿舍楼却震害较轻,玻璃窗也保持完好。
2.3砖墙已严重开裂的建筑物
砖墙已出现大量粗裂缝,甚至很粗的交叉斜裂缝时,表明建筑物在地震中遭受反复水平运动,且位移已达1/300。这种情况下窗玻璃会大量破碎。
2.4砖墙严重破坏的建筑和产生大侧移的框架结构建筑
当砖墙的侧向位移超过1/300时,会产生大的破坏、砖块掉落,甚至局部倒塌。这时窗框屈曲、外凸,甚至甩出,玻璃基本上破碎飞散,墙上往往只留下窗洞口。
框架结构梁柱截面较小,地震中水平位移一般都比较大。绵竹市汉旺镇东方汽轮机厂的一个框架,底层柱柱头破坏,框架变形很大,室内外的玻璃都几乎破碎。当位移大于1/150时,砖砌体结构倒塌,玻璃窗也就随之消失了。
2.5平面外位移产生的破坏
除了大量破损是由平面内的变形产生以外,也有一些破坏是由平面外的位移产生的,青川中医医院病房楼的屋顶向外滑动,推玻璃窗向平面外变形,使顶层玻璃窗破碎飞散,而其他楼层的玻璃窗却完好无损。
2.6活动窗扇破坏程度较轻
平开窗窗扇在地震时往往处于开启状态,此时窗扇并不在墙的平面内,受墙体变形挤压很少,因而开启中的平开窗扇破损不多。
推拉窗扇是可以水平滑动的,即使在建筑变形很大时,它相对于窗框可以有一定程度的相对位移,实际变形要小于窗框,因而破损程度要小一些。
2.7固定窗的变形耐受能力
从这次汶川大地震中玻璃窗的表现来看,固定窗是有可能耐受到层间位移角1/500而不会产生破损;即使个别工程可能有玻璃破裂,破损的数量也会是极少量。
之所以如此,是由于在施工安装时,一般是墙先留出门窗口,后安装门窗。窗框与洞口之间会有空隙,窗扇与窗框之间也留有空隙,它们都能吸收掉一些变形量,可以稍稍提高窗的耐受地震能力。
三、幕墙在汶川大地震中的表现
3.1幕墙的变形性能
由于幕墙本身的构造特点,使得它能忍受大的平面内变形而不破损。许多工程所进行的幕墙平面内变形试验表明,符合规范设计要求的幕墙可以承受1/100层高的平面内水平位移而不破损,甚至还可以承受更大一些的位移。
我们曾进行过许多幕墙的振动台试验,采用了玻璃、石材、铝板以及陶板、微晶玻璃、石粉板等人造板作为面板。这些幕墙在台面加速度为0.7~0.9(相当于烈度约为9~10度)时,位移角达到1/70~1/50,还能保持完好,无任何破损。这些试验结果说明幕墙具有比固定窗大得多的平面内变形能力,可以在较高烈度的地震中免受震害。