建筑結構抗震能力探討

【摘 要】破壞性地震會給國家經濟建設和人民生命財產安全造成直接和間接的危害和損失，尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災害。目前，每年全世界由地震災害造成的平均死亡人數達8000-10000 人/次，平均經濟損失每次達十億美元。盡管如此，地震造成的慘重人員傷亡和巨大的財產損失，主要卻是由建筑物的破壞所引起。因此，如何提高建筑物抗震能力就成為一個人們很關注的問題。地震是一種危害性極大的自然災害。地震造成的慘重人員傷亡和巨大的財產損失，主要是由建筑物的破壞所引起。抗震就是和地震這種自然災害進行斗爭。

【關鍵詞】地震；建筑結構；抗震能力

1.影響建筑結構抗震能力的主要因素

1.1建造結構所用的材料及施工質量

這個因素是顯而易見的，但是也容易被人們忽視。對于材料而言，我們要明確這樣一個道理：地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般說在相同條件下，質量大，地震作用就大，震害程度就大；質量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質材料，將能顯著改善建筑的抗震性能。

施工質量的影響是深遠的，在整個施工過程中，任何一個環節出現問題，都可能影響建筑結構本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內變動，砂漿強度、混凝土澆筑質量以及延性構造措施在施工中的變動等施工質量問題， 對實際結構抗震性能具有重要影響。

1.2建筑物本身的設計

建筑物如果平面布置復雜，致使質心與剛心不重合，在地震作用下產生扭轉效應，則會加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例.臺灣921 地震中，一棟鋼筋混凝土結構由于結構平面不規則，在水平地震作用下，結構產生嚴重扭轉效應而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺。抗震設計中，要求結構平面布置盡可能地使結構的剛心和質心相一致， 以減小地震作用下結構產生的扭轉效應， 對于結構平面布置不規則的房屋應注意偏離結構剛心遠端抗震墻或框架柱承載力的驗算。建筑立面應避免頭重腳輕，結構重心盡可能的降低，出屋面部分如屋頂的女兒墻、水箱間等，由于根部與下部結構連接薄弱，剛度突變，受鞭梢效應影響嚴重，在地震時容易率先破壞傾倒;另外，其地震作用通過周邊的屋面結構傳至下部結構，如屋面結構剛度不夠時，在突出屋面結構的下部一定范圍內破壞相對集中。

1.3建筑場地

地震造成建筑物的破壞， 情況是各種各樣的，其一， 由于地震時的地面強烈運動， 使建筑物在振動過程中， 因喪失整體性或強度不足，或變形過大而破壞；其二， 由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成；其三，由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治， 而后一種情況，單靠工程措施很難達到預防目的， 或者代價昂貴。

2.建筑結構抗震能力評估方法

2.1彈塑性計量法

目前，彈塑性分析已經成為結構抗震設計的一個重要組成部分。國內外大量地震震害教訓表明，建于強震區的早期結構，具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結構的抗震性能，并據此進行合理的抗震加固，對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產安全，都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對現有結構或設計方案進行抗側力能力的計算，從而估計其抗震能力，自從基于性能的抗震設計理論提出之后，該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結構的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統的抗震靜力方法區別主要在于它考慮了結構的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋。基本原理是：在結構上施加豎向荷載并保持不變，同時施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調增加，構件逐步屈服，從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點，已經在建筑結構抗震能力評估領域發揮越來越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結構彈塑性變形分析方法之一，以其實用性較強的優點正受到越來越多的關注，已經被列入我國《建筑抗震設計規范》。

2.2反應譜法

用動力方法計算質點體系地震反應，建立反應譜；再用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載；然后按靜力方法進行結構計算設計的方法，因此，是一種擬靜力方法。我國抗震規范及高層規范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力，一般有兩種方法：第一種是反應譜底部剪力法：當結構高度小于40m，沿高度方向質量剛度分布比較均勻，以第一振型為主的高層建筑；第二種反應譜振型疊加法：當把結構簡化為平面結構進行分析時，采用平方和的平方根法（SRSS 方法）；當采用空間協同分析或空間分析方法時，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC 方法）。

3.提高我國建筑結構抗震能力的建議

3.1對舊有建筑進行加固行動

建成于七十年代前后的建筑物， 限于當時的具體條件， 基本上都沒有或者很少考慮抗震問題， 很多房屋現在已經開始出現基礎沉降、墻體裂縫、傾斜、面層剝落等現象或隱患， 其中部分建筑已影響使用，甚至出現危房。鑒于拆舊建新投資費用較大，為了確保人民生命財產的安全， 充分利用原有舊房，對不符合抗震要求的進行加固，對部分部位及構件進行修繕，以滿足抗震設防目標，是十分必要的。而通常的方法是將結構隔震、消能減震技術應用到建筑物的抗震加固中。這種方法在某些方面具有獨特的優點，它擺脫了常規加固中以構件承載力為主的加固模式，尋求通過減小建筑物上地震作用的途徑，從而使結構及構件滿足承載力要求，從而達到加固目的。我國人口眾多，地震災害頻繁，因此多途徑研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以滿足不同的改造加固要求，對工程結構抗震具有積極的意義。

3.2研究開發更為合理的結構形式

隨著科技日益高速發展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現代建筑結構的發展方向。因而，研制出輕質高強的新型建筑材料，研究開發合理的結構形式成為各種新型體系結構體系應運而生的前提和基礎。

我們可以推薦開合屋蓋結構。這種結構是一種在很短時間內部分或全部屋蓋結構可以移動或開合的結構形式，它使建筑物在屋頂開啟和關閉兩個狀態下使用。開合屋蓋是將一個完整的屋蓋結構劃分成幾個可動和固定單元，使可動單元能夠按照一定軌跡移動達到屋蓋開合運轉的目的。根據開合機理，屋蓋體系的開合移動方式可分：水平移動方式、水平旋轉移動方式、空間移動方式、繞樞軸轉動方式、折疊移動方式和組合移動方式等。開合屋蓋結構的設計與施工涉及到建筑、結構、機械、控制諸多方面的影響和控制，是一種全方位的知識的理解與運用的結晶。開合結構體系運用的好壞與它的造型、功能相關，還與其屋蓋在開啟狀態下的開啟率、天空形狀和亮度，屋蓋關閉后的形狀、運轉和施工難度等許多方面的因素相關。該種結構在屋頂中心設置液壓阻尼器減震，避免了在開合過程中振幅過大導致附屬材料之間的互相碰撞。屋蓋移動的軌道上裝有地震儀，這一裝置保證了該結構在發生地震時的結構安全和正常運轉。雖然現在我國的開合結構還處于起始狀態，但是由于開合結構具有的獨特優越性，我國的建筑師和結構工程師們已經開始關注這一新型結構體系。 [科]

【參考文獻】

［１］王彥興.框剪結構在地震作用的時程分析[J].山西建筑，2010，(01).