增強房屋建筑的抗震性能探論

【摘 要】地震頻發(fā)且危害性大，不僅會造成人員傷亡，也會帶來財產(chǎn)損失。目前，城市的高層、超高層建筑越來越多，相關(guān)安全性問題也備受人們關(guān)注，這使得增強房屋建筑的抗震性能顯得尤為重要。本文探討了我國房屋建筑結(jié)構(gòu)的形式及當(dāng)前應(yīng)用的房屋建筑抗震技術(shù)，基于此論述了要從合理設(shè)計、正確施工、房屋加固等方面增強房屋建筑的抗震性能。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑；抗震技術(shù)；抗震性能

地震是人類面對的不可避免的災(zāi)害，全球頻發(fā)的破壞性地震災(zāi)難，對增強房屋建筑抗震性能提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來，我國各地地震頻發(fā)不斷，繼汶川、玉樹的高震級地震后，各地低震級也接連發(fā)生，地震不僅給人民的財產(chǎn)及生命造成巨大的損失，而且也給國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不可估量的影響。增強房屋建筑的抗震性能，就能減輕地震災(zāi)害造成的人員傷亡，避免地震災(zāi)害造成更大的損失。房屋建筑有沒有抗震設(shè)計，具不具備抗震性能，在地震中引發(fā)的結(jié)果是不同的。只要房屋建筑在地震中能夠做到不倒塌，就會造成人員傷亡很小、財產(chǎn)損失較輕。我國抗震設(shè)計規(guī)范對房屋建筑的抗震性能有明確的規(guī)定，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。因此，探討如何增強房屋建筑的抗震性能，不僅非常重要，而且十分必要，是值得我們認(rèn)真思考探討的問題。對此，筆者結(jié)合房屋建筑專業(yè)實踐，就此做些膚淺探論，以同各位同仁交流切磋。

隨著建筑技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，社會對房屋建筑的抗震性能提出了更高的要求。房屋建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)已成為人們購房置業(yè)參考的一個重要因素。《中華人民共和國防震減災(zāi)法》規(guī)定：新建、擴(kuò)建、改建建設(shè)工程，應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的抗震設(shè)防要求。應(yīng)按照地震烈度區(qū)劃圖或地震參數(shù)區(qū)劃圖所確定的抗震設(shè)防要求進(jìn)行抗震設(shè)防。對于醫(yī)院、學(xué)校等一些人員密集場所的房屋建設(shè)工程，應(yīng)當(dāng)按照高于當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ目拐鹪O(shè)防要求進(jìn)行設(shè)計和施工，同時采取有效措施，增強抗震設(shè)防能力。我們應(yīng)按照國家的法律法規(guī)和設(shè)防要求，嚴(yán)格做好房屋建筑的設(shè)計施工，盡可能增強房屋建筑的抗震性能，夯實房屋建筑的抗震基礎(chǔ)。

一、國內(nèi)房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式

目前，我國國內(nèi)房屋建筑的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種形式：（1）以磚石為主要建筑材料的砌體結(jié)構(gòu)；（2）以鋼筋混凝土為主要建筑材料的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)；（3）以鋼材為主要建筑材料的鋼結(jié)構(gòu)框架以及鋼與鋼筋混凝土的組合結(jié)構(gòu)。其中，砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)多見于多層建筑，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)多用于高層住宅；框架結(jié)構(gòu)或框架—剪力墻結(jié)構(gòu)多用于公共建筑，砌體結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)則多為住宅。上述各種建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，在大震和小震下的表現(xiàn)各不相同，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能較好，而框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能相對較差。那么，從房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式出發(fā)，如何更好地增強房屋建筑的抗震性能，使其在地震中特別是在罕遇的強震下具備防倒塌能力，應(yīng)是我們在房屋建筑工程中值得關(guān)注和重點探討的內(nèi)容。

二、房屋建筑抗震技術(shù)的應(yīng)用

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新思想、新材料、新技術(shù)在房屋建筑領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用，這極大豐富了增強房屋建筑抗震性能的手段，有效提高了構(gòu)件的極限承載能力，大大降低了結(jié)構(gòu)的自重，也更有效地會減輕地震所帶來的災(zāi)害損失。其中，隔震和消能減震就是減輕房屋建筑地震災(zāi)害的兩種技術(shù)。

（一）隔震技術(shù)。目前，國際上比較熱門的工程抗震新技術(shù)是隔震技術(shù)，它是通過把如橡膠隔震墊等隔震消能裝置安放在結(jié)構(gòu)物底部、基礎(chǔ)或底部柱頂之間，來隔開上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)，從而改變結(jié)構(gòu)的動力作用和動力特性，就有利于減輕結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)。實踐也證明，隔震技術(shù)具有很大的垂直承載力及垂直壓縮剛度，具有足夠大的初始剛度及較小的水平變形剛度，能夠抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，且耐久性好，使用壽命長，因此，這種抗震技術(shù)主要適用于較重要的如學(xué)校、醫(yī)院、商場、科研機構(gòu)及重要的指揮職能單位的低層和多層建筑。

（二）消能減震技術(shù)。消能減震技術(shù)主要用于高層或超高層建筑，其原理是在建筑結(jié)構(gòu)的某些部位，如節(jié)點、剪力墻、支撐、連接件或連接縫等設(shè)置消能元件，通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯回變形耗能來耗散或吸收地震能量，以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達(dá)到減震抗震的目的。

雖然隔震技術(shù)和消能減震技術(shù)能夠大幅度提高房屋建筑的抗震性能，但因為施工較復(fù)雜，也很難合理把握，因此，在實際的運用當(dāng)中，還需要我們更加合理的設(shè)計及科學(xué)的施工，以保證房屋建筑具備優(yōu)質(zhì)的抗震性能。

三、增強房屋建筑抗震性能的措施

（一）合理設(shè)計。房屋建筑設(shè)計單位都應(yīng)當(dāng)按照抗震設(shè)防要求和工程建設(shè)強制性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)計，并對抗震設(shè)計的質(zhì)量、出具的施工圖以及設(shè)計文件的準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。一是房屋建筑的場地選擇應(yīng)避開地震時可能發(fā)生地基失效的松軟場地，選擇堅硬場地施工。二是要綜合運用抗震原則，以剛度、承載力和延性為主導(dǎo)目標(biāo)，多道防線剛?cè)峤Y(jié)合，使結(jié)構(gòu)具有多道支撐和抗水平力的體系，同時保證結(jié)構(gòu)體型簡單，結(jié)構(gòu)傳力和受力途徑直接，整體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同作用。三是設(shè)計中要力圖使從地基傳入結(jié)構(gòu)的振動能量為最小，使結(jié)構(gòu)具備足夠大的、適當(dāng)?shù)某休d能力、延性和耗能能力，以減少地震作用下的位移和扭轉(zhuǎn)的剛度。四是結(jié)構(gòu)布置要力求使剛度、質(zhì)量、延性、幾何尺寸等規(guī)整、對稱、均勻，避免突然變化。另外，地震是災(zāi)害性災(zāi)難，為最大限度地保護(hù)人民的人生命財產(chǎn)及整個社會的利益，確保我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長，建筑業(yè)在考慮增強房屋建筑抗震能力的同時，也應(yīng)高度重視由地震引發(fā)的次生災(zāi)害，最主要的就是火災(zāi)及地質(zhì)災(zāi)害。因此，房屋設(shè)計中還有必要增加結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計，基礎(chǔ)和地基的設(shè)計也應(yīng)充分考慮到地基變形對房屋安全的影響。

（二）正確施工。合理的抗震設(shè)計必須通過高質(zhì)量的施工才能起到抗御地震的作用，只有把好抗震設(shè)計和施工兩道關(guān)才能有效地提高建設(shè)工程的抗震性能。施工圖審查單位應(yīng)當(dāng)將房屋建筑抗震設(shè)防作為專項審查內(nèi)容，對施工圖抗震設(shè)防質(zhì)量負(fù)責(zé)。房屋建筑建設(shè)單位、施工單位應(yīng)當(dāng)選用符合施工圖設(shè)計文件和國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料、構(gòu)配件和設(shè)備。施工單位應(yīng)當(dāng)按照施工圖設(shè)計文件和工程建設(shè)強制性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，并對施工質(zhì)量負(fù)責(zé)。工程監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)按照施工圖設(shè)計文件和工程建設(shè)強制性標(biāo)準(zhǔn)實施監(jiān)理，并對施工質(zhì)量承擔(dān)監(jiān)理責(zé)任。

（三）房屋加固。對房屋建筑進(jìn)行加固改造，是增強房屋建筑抗震性能的有效手段。對于木結(jié)構(gòu)房屋的抗震加固應(yīng)根據(jù)實際情況，采取減輕屋蓋重力、加強構(gòu)件連接、加固木構(gòu)架、增砌磚抗震墻、增設(shè)柱間支撐等措施；對于土石墻房屋的加固，則可根據(jù)實際情況采取加固墻體、加強墻體連接、減輕屋蓋重力等措施；對于多層砌體結(jié)構(gòu)的加固，則可采取拆砌或增設(shè)抗震墻、修補和灌漿、外加柱加固，面層或板墻加固，增設(shè)支撐或支架加固，柱、墻垛采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土套加固，設(shè)置鋼拉桿、長錨桿、增設(shè)圈梁、構(gòu)造柱等方法；對于多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固，則可采取單向框架宜加固為雙向框架，或采取加強樓、屋蓋整體性且同時增設(shè)抗震墻、抗震支撐等抗側(cè)力構(gòu)件的措施；框架梁柱采用鋼構(gòu)套、現(xiàn)澆鋼筋混凝土套加固，或貼鋼板加固；增設(shè)鋼筋混凝土抗震墻或翼墻加固等方法。幾十年來，對房屋建筑的抗震加固，除了傳統(tǒng)的增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱和圈梁、夾板墻、抗震墻、鋼支撐、鋼拉桿、鋼構(gòu)套以及擴(kuò)大受力構(gòu)件截面等方法之外，還開發(fā)應(yīng)用了高強鋼絞線、高強結(jié)構(gòu)膠、碳纖維布、聚合物砂漿等材料和預(yù)應(yīng)力技術(shù)，使我國的建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

總之，房屋建筑抗震是一門在實踐中不斷發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)，每一次地震都會給人們提供新的信息，推動房屋建筑抗震技術(shù)的改進(jìn)，使設(shè)計向更好的方向發(fā)展，使施工更加規(guī)范而嚴(yán)格。因此，凡作為建筑業(yè)中的有志之士都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)和應(yīng)用房屋建筑抗震技術(shù)手段，以增強我國國內(nèi)房屋建筑的抗震性能，為人民群眾安居樂業(yè)造福。

【參考文獻(xiàn)】

[1].張小云主編，《建筑抗震（第二版）》，高等教育出版社，2009年3月出版；

[2].曹軍紅，《高層建筑抗震設(shè)計要點》，科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009年第34期；

[3].李新玲，《高層建筑抗震設(shè)計中短柱問題的處理》，科技資訊，2007年第12期；

[4].王玉嵐，《汶川地震引發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)抗震安全性能探討》，建材世界，2009年第10期。