防震材料結構

張博文 王洋

摘 要：我國位于地震的多發地帶，從安全角度講，抗震是高層建筑首先考慮的問題。唐山大地震，汶川大地震中，建筑倒塌是造成人員傷亡的重要原因。地震警示著我們：防震減災刻不容緩。尤其是高層建筑的抗震設計已成為建筑工程中的重要問題，而科學的抗震結構與材料更是高層建筑質量的保證。

關鍵詞：高層建筑；抗震材料；抗震結構

中途分類號：TU5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-01-0191-01

高層建筑是社會經濟發展很科技進步的產物。隨著城市的發展，城市用地緊張，市區低價日益高漲，促使近代高層建筑的出現，電梯的發明更是高層建筑越建越高。高層建筑不僅在材料和結構體系上逐漸多樣性，而且在高度上也有大幅度增長。然而一次又一次的地震災難及教訓，警示著我們。高層建筑設計及材料是工程設計面臨的迫切任務。

高層抗震可選用的材料：

一、框架抗震結構

框架—剪力墻結構，俗稱為框剪結構。主要結構是框架，由梁柱構成，小部分是剪力墻。墻體全部采用填充墻體，由密柱高粱空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側力構件。適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。（1）、加強框架的角柱。角柱是連結縱橫框架的樞紐，要增加框架的空間整體性，就要加強角柱的抗剪性能。（2）、沿周圈框架平面按K形支撐和X形支撐布置一定數量的鋼筋砼抗剪墻板或配筋砌塊抗剪墻板，能有效克服框架的剪力滯后現象，顯著提高框架的整體性和抗推剛度，減少結構的整體側移，特別有利于減小層間側移。但這種結構的延性較差，因此，可以在墻板上開十字形結構豎縫使之出現薄弱部位，形成延性耗能墻板。（3）、設置偏交斜撐等贅余桿件，用彎曲耗能代替軸變耗能，其中折曲撐由鋼纖維砼桿制造，偏心連結支撐可用鋼桿或勁性鋼筋砼桿組成。在強烈地震作用下，一方面可利用這些贅余桿件的先期屈服和變形來耗散能量，另一方面當贅余桿件破壞或退出工作后，使得結構由一種穩定體系過渡到另一種穩定體系，引起結構自振周期的改變，以避開地震卓越周期的長時間持續作用所引起的共振效應。

.在框剪結構中，保護和改善剪力墻的抗震性能是關鍵。增加多道抗震防線和延性耗能機構是提高結構抗震性能的有效途徑。協調各構件的剛度、承載力和延性相匹配，可大大提高框剪結構的空間整體性能和抗震可靠度。

二、加氣混凝土

加氣混凝土是一種輕質多空，保溫隔熱，防火性能良好，可腚，可鋸，可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。加氣混凝土是以硅質材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質材料（石灰、水泥）為主要原料，摻加發氣劑（鋁粉），通過配料、攪拌、澆注、預養、切割、蒸壓、養護等工藝過程制成的輕質多孔硅酸鹽制品。 因其經發氣后含有大量均勻而細小的氣孔，故名加氣混凝土。英文：Autoclaved aerated concrete （AAC）。分類從廣義上來講是所有加了氣的混凝土，包括加氣混凝土砌塊，泡沫混凝土及加了引氣劑的混凝土。狹義上的講就是加氣混凝土砌塊。一般根據原材料的類別、采用的工藝及承擔的功能進行分類。加氣混凝土按形狀，可分為各種規格砌塊或板材。加氣混凝土按原料，基本有三種：（水泥，石灰，粉煤灰加氣磚）；（水泥，石灰，砂加氣磚）；（水泥，礦渣，砂加氣磚）加氣混凝土按用途，可分為非承重砌塊、承重砌塊、保溫塊、墻板與屋面板五種。加氣混凝土的特性由于加氣混凝土具有容重輕、保溫性能高、吸音效果好，具有一定的強度和可加工性等優點，是我國推廣應用最早，使用最廣泛的輕質墻體材料之一。性能優點：質輕 防火 隔音 保溫 抗滲 抗震 環保 耐久 快捷 經濟

高層框架建筑。多年的實踐證明。加氣混凝土在高層框架建筑中的應用是經濟合理的，特別是用砌塊來砌筑內外墻，已普遍得到社會的認同。抗震地區建筑。由于加氣混凝土自重輕，其建筑的地震為就小，對抗震有利，和磚混建筑相比，同樣的建筑，同樣的地震條件下，震害程度相差一個地震設計設防級別，如磚混建筑在達7度設防，它會受破壞，而此時加氣混凝土建筑只達6度設防，就不會破壞。1975年海城地震時，30余幢多孔混凝土建筑展害輕微，而鄰近的磚混建筑則震害嚴重；1976年唐山地震時，北京市白家莊的一棟五層加氣混凝土承重樓，自重僅700kg/m2，當時處于地震烈度為6度強的情況下，震后沒有出現新的裂縫，而在50m處的四層混合結構的住宅，下部卻產生大斜裂縫。嚴寒地區建筑。加氣混凝土的保溫性能好，它200mm厚的墻的保溫效果相當于490mm厚的磚墻的保溫效果，因它在寒冷地區的建筑經濟效果突出，有競爭力。軟質地基建筑。在相同地基條件下，加氣混凝土建筑的層數可以增多，經濟上有利。 加氣混凝土主要缺點是收縮大，彈性模量低，怕凍害，因此加氣混凝土不適合下列場合，溫度大于80℃的環境，有酸、堿危害的環境；長期潮濕的環境，特別是在寒冷地區尤應注意。3抗震防水建筑材料；4碳纖維復合材料；具有抗拉強度高，密度小，耐腐蝕性和耐久性好等優點。5緩沖抗震材料；聚乙烯，EVA，EPE，橡膠，海綿等。6高速公路地下防潮抗震材料——XPS擠塑板7一種隔熱抗震幕墻復合材料——由內層板，中間層，聚氨酯發泡塑料，外層板，蜂窩支架組成。

三、結束語

經濟安全是抗震設計的重要技術政策。從長遠來看，如何從我國高層建筑抗震設計現狀及國際高層抗震設計發展趨勢出發，探求一種新型的結構與材料的應用，應該成為地震區高層建筑的發展新方向。

參考文獻：

[1]《抗震結構設計》（化工版） 抗震結構設計

[2]《抗震結構設計》（武工版）

[3]《建筑抗震設計規范》（GB50011—2001

[4]《混凝土結構設計規范》