為什麼地震後房屋有 X 形裂縫？是砌體結構獨有的嗎？

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百度了一下沒有很好的解釋，有個解釋是這樣的：只有牆面和震源為一條線的才有。先向一邊晃，有一條斜裂縫，在另一邊晃，又有一條向另一邊的斜裂縫。這樣解釋正確嗎？另外，裂縫的開展方向是不是跟壓應力的方向一致，跟拉應力的方向垂直？那牆體受到扭剪後錯動，就會產生X形縫，是嗎？表示結構工程的研究生對此問題不清楚真是個學渣。@豬小寶@徐騰飛兩位老師
通過徐老師的點撥，自己再查閱了知網的一些文獻，對這個問題得到進一步的認識，想和知友分享一下。橫牆裂縫開展的方向反映了地震作用下砌體中的主拉應力方向和砌體中強度薄弱面方向。地震中出現的裂縫常見有：斜裂縫或者交叉X形裂縫，水平裂縫，豎向裂縫。X形裂縫可以看我下面的評論中的解釋。水平裂縫往往出現在門窗過梁下皮周圍，在強烈水平地震力作用下，樓蓋發生水平錯動，與牆體在截面變化處受彎折破壞有關。從述砌體震害現象可看出,地震作用下砌體通常處於複雜的應力狀態,各種牆體破壞的形態表明,地震作用下不同部位的牆體處於不同的受力狀態,因而呈現出不同的破壞形態。
更深一步應該涉及到斷裂力學和損傷力學方面的知識，由於不了解，希望有大神能夠通俗的解釋一下更深層次的東西！

謝邀

X型裂縫是砌體結構地震破壞的典型裂縫形態。

作為結構工程的研究生，我覺得你完全能夠自己分析清楚原因。

提示幾點

1、裂縫垂直於主拉應力方向，而非正應力方向；（更不是什麼與壓應力一致與拉應力垂直，拉壓應力是同向的）；

2、地震是一個水平荷載，對牆體會產生巨大的剪力與一定的彎矩；

3、砌體結構抗拉強度很低，在沒有鋼筋的情況下，裂縫寬度不受控制；

4、X裂縫，斜裂縫，水平裂縫，豎向裂縫的出現位置根據受力特性各不相同。

這算是一個彈性力學的平面應力問題，不過其實用材料力學的知識也可以得到大致的概念。

還記得材料力學裡面一點的應力狀態這個概念嗎？材料中的一個點，你從不同的角度去切出一個微元體，得到這個微元體上各個面上的應力大小方向是不一樣的，但他們描述的這個點的應力狀態是一樣的。用公式來描述是這樣的：

$sigma_alpha=frac{sigma_x+sigma_y}{2}+frac{sigma_x-sigma_y}{2}cos{2alpha}- au_{xy}sin{2alpha}$ （1）

$au_alpha=frac{sigma_x-sigma_y}{2}sin{2alpha}+ au_{xy}sin{2alpha}$ （2）

（1）（2）這兩條公式整理一下可以得到：

$(sigma_alpha-frac{sigma_x+sigma_y}{2})^2+ au_alpha^2=(frac{sigma_x-sigma_y}{2})^2+ au_{xy}^2$ （3）

這個公式就漂亮多了，這正好是一個圓心在 $(frac{sigma_x+sigma_y}{2},0)$ ,半徑為 $sqrt{(frac{sigma_x-sigma_y}{2})^2+ au_{xy}^2}$ 的圓嘛。

在直角坐標系下畫出來，就是大名鼎鼎的Moore圓（莫爾圓、摩爾圓...不管了就英文名吧...）

對一點，你總能夠找到一個方向，在這個方向上的正應力有極值，這個正應力就是主應力，這個方向就是主方向。對上面第一個式子求一下極值，這個主方向就出來了：

$egin{array}{c}sigma_{max}\ sigma_{min}end{array}=frac{sigma_x+sigma_y}{2}pm sqrt{(frac{sigma_x-sigma_y}{2})^2+ au_{xy}^2}$ （4）

對應的方向角度為：

$an{2alpha_0}=frac{- au_{xy}}{frac{sigma_x-sigma_y}{2}}$ (5)

好了，回到原來的問題，為什麼出現x形斜裂縫呢？地震時牆承受很大的剪切作用，假設這個牆被往右推，不考慮其他荷載，這是牆裡面的一個點橫平豎直地切出來一個微元體，四面受剪力為 $au$ ：

那麼對這點，主應力方向在哪呢？沒有正應力，所以 $sigma_{x}=sigma_{y}=0$ ，代入（4）（5），就得到 $egin{array}{c}sigma_{max}\ sigma_{min}end{array}=pm au$ ，主方向（也就是正應力最大的方向）是 $2alpha_0=pm90^circ$ ，所以 $alpha_0=pm45^circ$

也就是這個樣子：

好了，這是砌體，就是說這是脆性材料對不對？所以其拉伸強度遠遠小於壓縮強度，所以沒等材料壓壞，牆就先沿著左上右下45度方向拉開一道裂縫，這道裂縫垂直於主拉應力方向，跟主壓應力方向一致。（這也是混凝土梁剪切破壞出現斜裂縫的機理）

現在往左震一震，地震力把牆往左推，就出現另一個方向的斜裂縫。於是，x形裂縫出來了。

有自重和其他豎向荷載時的應力狀態複雜一些，但如果破壞還是剪切力起主導作用的斜向破壞，結果是差不多的。

這是砌體獨有的嗎？當然不是了，這種破壞形式出現的一個關鍵在於材料的脆性。所以其他脆性材料也有可能出現這樣的破壞現象，包括混凝土，設計不當的混凝土剪力牆在地震作用下也有可能出現x形裂縫的剪切破壞。

希望對你有幫助。第一次用知乎的TeX編輯器寫公式，果然很方便，贊一個。

個人覺得要點有幾個:

1。破壞模式有兩種，一種是拉壞，一種是剪壞。就當前設計而言，出現剪壞的概率非

常低，基本上以拉壞為主，拉壞的破壞模式用材料力學就可以解釋。具體詳見樓上大牛的分析。

2。地震荷載為往複荷載，用對稱理論分析就可以知道，破裂面一般以對稱形式為主，這就解釋了x型裂縫的由來。

3。由於房屋結構在不同位置的設計剛度不同，受力變形也比較複雜，也就導致了不同形狀的裂縫。對於樓主的問題，因為砌體結構常規情況下不配筋，可以視為宏觀各項同性，所以會出現典型破壞形式。

手機黨，各位大牛勿噴

水平力對框架會產生側向變形，原來的長方形變成平行四邊形。所以裡面的剛性材料（比如填充牆）就裂了