地震帶建筑的防震措施及施工安全

董勇

（鄭州恒基建設監理有限公司，河南 鄭州 450000）

1 我國主要地震帶的分布狀況

地震帶指地震集中分布的地帶。在地震帶內震中密集，在帶外地震的分布零散。地震帶常與一定的地震構造相聯系。地震帶內的地震活動在時間分布上是不均勻的，地震帶內顯示的各種不同的地震活動性與該地帶地殼介質性質、構造形式和構造運動強弱有關。

我國位于世界兩大地震帶與環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，中國地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。1900年以來，中國死于地震的人數達55萬之多，占全球地震死亡人數的53%；1949年以來，100多次破壞性地震襲擊了22個省自治區、直轄市），其中涉及東部地區14個省份，造成27萬余人喪生，占全國各類災害死亡人數的54%，地震成災面積達30多萬平方公里，房屋例塌達700萬間。中國地震主要分布在五個區域：臺灣地區、西南地區、西北地區、華北地區、東南沿海地區和23條地震帶上。由于地震帶的分布對于建筑的安裝質量安全有很大的影響，在設計施工之前必須科學分析這些方面的因素。近期發生的汶川大地震給了我們整個社會很大的反思。由于在我國特別是汶川地區沒有重視這些方面的因素，在地霞中因為建筑倒塌造成了大量的人員傷亡和財產損失。

2 地震帶建筑質量安全保障和技術實現

國家有關法律和當地監管部門對建筑的防震有著嚴格的規定，執行這些標準對與建筑防震安全有著指導作用。對于建筑質量安全本身來講，如何利用防震技術來提高質量，保證建筑的質量達到或者超過相關標準，是關系建筑使用者生命財產安全的關鍵。國外和國內在經歷了多年的深入的研究，實踐，積累了豐富的技術手段和經驗。某些抗震技術已經在一些地震和伴生地質災害中得到了驗證。

2.1 建筑構造與防震

建筑構造學是研究建筑物的構成、各組成部分的組合原理和構造方法的學科。建筑結構是構成建筑物并為使用功能提供空間環境的支承體，承擔著建筑物的重力、風力撞擊、振動等作用下所產生的各種荷載；同時又是影響建筑陶造、建筑經濟和建筑整體造型的基本因素。為了防止建筑物在使用過程中受到各種人為因素和自然因素的影響或破壞，必須研究下述問題，許采取安全措施，如建筑防火、建筑防震建筑防爆、建筑防塵、建筑防腐蝕、建筑輻射防護、建筑弄蔽、地下室防水、外墻板接縫防水以及變形縫等。

2.2 實用抗震技術

地震使建筑物搖晃倒塌的原因，是由于建筑物直接固定在地基上的緣故。當地震能量傳向建筑物時轉變成建筑物的振動能。支柱和墻壁一旦吸收這種振動能就會遭到破壞。如果使建筑物脫離地基，即使地基搖晃建筑物也不會搖動，免震抗震技術就是使用免震裝置吸收所有振動能的技術，阻止地震力進入建筑物，即使進入也要把它限制在最小的程度。首先把建筑物與地基隔開，然后插入免震裝置。

鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史，鋼筋混凝土結構在超建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑；同時高強度鋼材應運而生，在建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。而且由于鋼材本身的柔韌性比鋼筋混凝土要優越的多，所以在建筑中，特別是廠房和高層建筑中采用鋼結構對于提高建筑的防震有很好的效果。

2.2.1 免震抗震裝置

免震裝置就是吸收結構和抗震結構的組合物。吸收結構是由薄鋼板與天然橡膠重合制成的，通常用于支撐建筑物的重量。吸收結構如果僅僅是橡膠，其垂直方向會顯得松軟，加鋼板后起堅固壓重作用。橫向柔軟，比重適宜。在吸收結構的中心加進了鉛芯和鉛塞。鉛塞的功能主要是把地震的動能轉變成熱能，以阻止震動傳向建筑物。吸收結構起著緩沖力的作用，將地震作用力減至約1/7，同時從第一層到樓頂的振幅也基本不變。在抗震壁的下段安裝鐵板箱，從上段吊下來的鐵板嵌入到鐵板箱中，在其間隙處注入高粘度流體，當地震造成建筑物晃動時，粘性液體能起減振的作用。配合使用上述的抗震結構，不僅能減少水平振動而且也能減少垂直振動，對減輕地震動能發揮很好的效果。吸收結構的強度非常驚人，其縱向支撐能力的強度是混凝土支柱的5倍。其水平方向的柔軟程度是以往建筑物的100倍。橡膠不僅不危險反而非常安全。為了調查免震建筑物的抗震性能，人們在建造的免震建筑物中安裝了地震觀測系統。一般情況下免震結構的建筑成本高于一般樓房5%-10%，但增加了安全感，目前世界上最高的防震樓在日本，這座樓高14層，地下2層，高約80m。建筑物各樓層的主體結構構架由170張抗震壁組成。裝有超塑性橡膠減震器，可使建筑物的振動衰減常數達到20%。

2.2.2 安裝智能摩擦阻尼器

結構振動控制是土木工程領域研究十分活躍的一個分支，為了減小高層建筑在地震作用下的響應，在結構中設置摩擦阻尼器.智能摩擦阻尼器發揮耗能作用的前提是阻尼器的摩擦副隨層間位移的變化產生相對滑動，即層間相對速度不能為零的情況下摩擦力才會做功，將上述高層建筑簡化為剪切型模型后，用序列最優控制算法求解得到的阻尼器最優正壓力對結構進行振動控制，控制的仿真過程通過Matlab語言編程實現。采用序列最優控制算法后，結構底層的層間位移響應峰值比未安裝阻尼器時降低了約45%，頂層的層間相對位移則減小了約85%，這樣將有效地防止結構出現過大變形。

2.2.3 抗震裝置其他應用

抗震裝置也可用于增固舊樓，例如，用千斤頂頂起樓房，把原來的支柱去掉，插上抗震裝置即可。美國已開始實施這一技術加固舊樓房。可根據現有建筑物的條件施工，一些古老的建筑也可以采用這一技術加固。

3 地震帶建筑安全施工的安全

在地震發生時，由于施工操作的特殊性，對于施工人員設備在建筑施工安裝時的安全也有相應的要求，在5.12汶川地震中，許多的施工人員因為建建筑的倒塌和設備的突然損毀失去了生命，比如塔吊駕駛員，由于塔吊的鋼結構經受不起地震的震動而倒塌，造成塔吊駕駛人員和地面人員的傷亡。

和一般的地震安全防范措施相比，建筑施工安全的保障有自身的特殊性。但是，首先要做好地震的預報工作，雖然地震的預報還是一個世界難題，但是地震來臨之前有很多預兆，比如地磁的變化，動物的異常表現等等。

其次，在地震帶的建筑工程，要在平時注意保持緊急疏散通道的暢通和相關救災物資的儲備，如消防和醫療急救設備，以便在發生地震之后及時開展自救。

最后，加強建筑施工安全的監理和監督工作，完善制度，建立事故應急救援體制，落實相關措施，加強對施工人員的教育和宣傳等。

4 結論

我國地震活動頻度高，地震災害對于建筑施工安全有很大的影響。由于對于地震的預報和防治的技術能力有限，在地震帶建筑安全中，充分考慮地質因素，依照國家標準，采用各種科學的手段，加強管理和監督，完全可以實現提高建筑抗震能力的目標，減少施工人員的傷亡，保障人民生命財產安全。

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