淺談提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的方法

摘 要:地震對(duì)人類帶來(lái)的慘重災(zāi)難，地震是一種破壞性極大的自然災(zāi)害，主要是由對(duì)建筑物的破壞引起。為此，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工時(shí)均值得深入思考的問(wèn)題。文章從分析地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的原理出發(fā)，深入探究影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素，并試圖提出提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的可行性建議。

關(guān)鍵詞:地震建筑結(jié)構(gòu)抗震能力

中圖分類號(hào):TU352.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(b)-0037-01

在世界各地有很多國(guó)家都處在地震板塊上，我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，地震對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全都有著巨大的破壞性。地震中，建筑物的倒塌與破壞是造成災(zāi)害的最主要原因，建筑結(jié)構(gòu)在地震中的破壞程度，基本決定了震害的嚴(yán)重程度。因此，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，尤其是提高建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌能力，有效減少和避免地震造成的災(zāi)害，是值得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師深思的問(wèn)題。

1 地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的原理

地震時(shí)產(chǎn)生的地震波首先在地下傳播引起強(qiáng)烈的地層運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)地層運(yùn)動(dòng)將地震力傳遞給建筑物的上部結(jié)構(gòu)，引起建筑物倒塌。地震波有縱波、橫波和面波三種傳播方式，縱波最先傳遞到地面，它是推進(jìn)波，表現(xiàn)為上下振動(dòng)的形式，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞性不大;繼而到達(dá)地面的是橫波，它是剪切波，表現(xiàn)為水平振動(dòng)的形式，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞性較縱波強(qiáng);最后到達(dá)地面的是由縱波與橫波相遇后所形成的混合波，我們稱之為面波，其波長(zhǎng)大，振動(dòng)強(qiáng)，破壞性最大。當(dāng)面波到達(dá)地面后，使得建筑物下部發(fā)生劇烈震動(dòng)，再加之建筑結(jié)構(gòu)本身的自重加速度的綜合作用，使得面波及建筑物自身的重力形成了不定向的巨大合力，這一合力的巨大沖切作用會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)突然坍塌。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要影響因素

(1)建筑結(jié)構(gòu)的原材料。地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用與建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量大小成正比。也就是說(shuō)，在相關(guān)條件一致的情況下，建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量越大，地震產(chǎn)生的破壞作用越大;反之，則震害越小。因此，在建筑結(jié)構(gòu)中的墻體、隔斷、框架、圍護(hù)墻、樓板及屋面構(gòu)件中，我們往往采用能顯著改善抗震性能的輕質(zhì)材料，諸如硅酸鹽砌塊、多孔磚、加氣混凝土板、陶粒混凝土、瓦楞鐵空心塑料板材等。

(2)建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。施工質(zhì)量是影響結(jié)構(gòu)抗震能力的一個(gè)不容忽視的重要因素，它對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響是極其深遠(yuǎn)的。在整個(gè)施工過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)，都可能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能造成重要影響。

(3)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，要確保結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相重合，以避免或減小地震所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng);平面布置不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，要注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端抗震墻或框架柱承載力的驗(yàn)算。此外，建筑立面應(yīng)盡量避免頭重腳輕，以減小地震帶來(lái)的鞭梢效應(yīng)的影響。

(4)建筑結(jié)構(gòu)的場(chǎng)地選擇。地震對(duì)建筑物的破壞，情況各異，其中之一則為建筑工程場(chǎng)地選擇不當(dāng)造成的，比如地震時(shí)由于山崖崩塌、地層陷落、斷層錯(cuò)動(dòng)、河岸滑坡等地面嚴(yán)重變形所造成的建筑物坍塌。針對(duì)此種情況，在選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，首先要詳細(xì)勘察地形、地質(zhì)，選擇對(duì)抗震有利的地段。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的措施

3.1 提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計(jì)措施

(1)總體設(shè)計(jì)理念:要確保建筑結(jié)構(gòu)良好的抗震能力，在對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量選用體形簡(jiǎn)單、規(guī)則、平面對(duì)稱、抗側(cè)向力的體系剛度與承載能力變化連續(xù)以及質(zhì)量變化相對(duì)均勻的設(shè)計(jì)方案。

(2)場(chǎng)地挑選:建筑物的選址對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有極大影響，它是影響建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的主要外部因素。因此，在挑選建筑場(chǎng)地時(shí)要做好勘測(cè)工作，充分考慮周圍地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)狀況，選擇有利于建筑抗震的場(chǎng)地，盡量避免生態(tài)脆弱、地震活動(dòng)斷層和易發(fā)生山體滑坡、洪澇災(zāi)害、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的地方。為確保安全亦應(yīng)該避開(kāi)或采取控制用地的方式，未雨綢繆，防患于未然。

(3)建筑結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)措施:前面我們分析了地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的原理，根據(jù)其原理，首先到達(dá)地面的是地震縱波，縱波使得建筑物上下震動(dòng)，導(dǎo)致建筑物骨架與連接構(gòu)件之間的連接部位成為遭受破壞的薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)?shù)卣饳M波傳遞至地面并作用于建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，這些薄弱環(huán)節(jié)隨即遭到破壞，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)立時(shí)坍塌。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要確保主體結(jié)構(gòu)與其他構(gòu)件(樓板、后砌墻及其他附屬構(gòu)件)之間的連接可靠，牢固;傳力途徑明確;截面形式合理。要達(dá)到這個(gè)目的，必須在設(shè)計(jì)時(shí)從理念上和思想上高度重視，對(duì)建筑主體與其它構(gòu)件之間的連接、框架結(jié)構(gòu)與后砌墻之間的連接等認(rèn)真研究，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。這在設(shè)計(jì)或施工上都沒(méi)有太大的難度，卻能盡量減小地震所帶來(lái)的財(cái)產(chǎn)及生命安全損失。

2.2 抗震材料及技術(shù)的應(yīng)用與研究

(1)選擇具有良好抗震性能的材料:使用不同建筑材料的建筑結(jié)構(gòu)，其抗震能力不同。在我國(guó)的地震多發(fā)地段，在綜合分析和考慮了防火、保暖等各種因素的前提下，應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)中盡量選用有較好的抗震性能的鋼結(jié)構(gòu)、輕型復(fù)合材料及木質(zhì)結(jié)構(gòu)等建筑用材料，以提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

(2)研究并應(yīng)用抗震新技術(shù):在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力研究中，要從實(shí)踐出發(fā)，以科學(xué)為指導(dǎo)，積極大膽探索抗震新理念、新技術(shù)，這是我們戰(zhàn)勝地震災(zāi)害的最可行、最有效的新途徑。傳統(tǒng)的我們采用剛性抗震的思想理念，此種理念以加大建筑結(jié)構(gòu)的面積為出發(fā)點(diǎn)，這種抗震理念，效果甚微;而柔性抗震理念，即以選用柔性材料進(jìn)行隔震、消能為出發(fā)點(diǎn)的新理念、新技術(shù)，卻能大大提高建筑結(jié)構(gòu)抗震效果。這些新技術(shù)包括如:“房屋隔震消能新技術(shù)”及“房屋減震控制新體系”(這是我國(guó)地震研究專家周福霖院士多年研究出來(lái)的新成果);在建筑結(jié)構(gòu)的地基和基礎(chǔ)之間加防震膠墊來(lái)減緩地震力的沖擊的柔性隔震新技術(shù);消能技術(shù)，即:將建筑結(jié)構(gòu)的一些非承重部分設(shè)計(jì)成消能桿件，或者在建筑結(jié)構(gòu)的某部位安裝消能裝置以消耗或削減建筑震動(dòng)能量。除此之外，還可基于柔性抗震新理念，研究配置新型建筑物抗震材料，例如，在磚、石、混凝土等傳統(tǒng)脆性破壞材料中添加顆粒級(jí)配適宜、配合比適當(dāng)?shù)挠操|(zhì)橡膠顆粒，以此來(lái)改善建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2.3 把好施工質(zhì)量關(guān)

除建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的因素外，建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量也是確保抗震能力的重要因素，良好的施工質(zhì)量能夠保證建筑物的各項(xiàng)性能包括抗震性能。施工中，施工單位須嚴(yán)格按照工程設(shè)計(jì)要求和施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)及工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。有關(guān)工程監(jiān)理單位和監(jiān)管部門，須對(duì)施工過(guò)程整體把握，注意細(xì)節(jié)，嚴(yán)格把關(guān)，確保建筑結(jié)構(gòu)及質(zhì)量符合抗震御險(xiǎn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，研究的深入，人類對(duì)地震的認(rèn)識(shí)也不斷加深，但目前人類尚無(wú)法阻止地震的發(fā)生，也無(wú)法完全精確預(yù)報(bào)地震的發(fā)生。為此，現(xiàn)階段我們應(yīng)該從如何提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力出發(fā)，尋求減輕地震災(zāi)害的有效途徑。

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