地震對結構工程的破壞類型和工程抗震的主要方法

■周澤鋒 ■宜春市靖安縣城鄉規劃建設局，江西 靖安 330600

我國是地震多發國家，近幾年來，地震頻頻發生，頻率較高，尤其以四川龍門山斷裂帶最為活躍，其中汶川地震和蘆山地震就發生在這，兩次地震都造成了巨大的傷害，地震的發生，對地表建筑結構帶來了不同程度的傷害。在強烈地震的襲擊下，帶來的不僅僅是金錢上的損失，更是人員的傷亡。

1 地震對結構工程的破壞類型

由于地震產生的地表錯動，而造成地表建筑的破壞，即地震對結構工程的破壞。對不同的工程結構，地震對其的影響也不盡相同。

1.1 地震對橋梁的破壞

由于橋梁分為兩部分結構，上部分和下部分機構，因而地震對橋梁的破壞也只要表現在兩個方面:橋梁對橋墩的破壞及橋梁對上部分的破壞。橋梁對橋墩的破壞主要是，使橋墩產生剪切和彎曲破壞，一般而言，橋墩的受力是豎向的，存在不同程度的偏心，但這種偏心很小，只有在強震下，橋墩可能承受過大彎矩，指示橋墩一側的混凝度開裂甚至被壓碎;而剪切破壞則更大，極易出現橋梁整個坍塌。地震對橋梁上部結構的破壞也是十分多發的。對鐵路橋梁來說，地震可能導致其鐵軌彎曲變形，無法通行。

橋梁破壞原因:地震發生時，地震波傳到地基，使橋機發生水平和豎直振動，從而在橋梁各部位產生慣性力，使橋梁結構受力變形，當結構抗力不足以抵御地震荷載時，橋梁就會被地震破壞。

橋梁抗震措施:首先做好橋址選擇調查工作，除了需要了解區域性的地震烈度外，還應考慮局部地形、地貌、地質條件對橋梁震害的影響，采取合理的抗震措施。注意繞開地震時可能產生滑坡、崩塌地段;暗河溶洞等巖溶地段;河槽構建軟弱地段;地震倒塌嚴重影響交通公路地段。

1.2 地震對房屋建筑結構的破壞

近幾年來發生的各大地震，其中毀壞最多的，就是對房屋結構的毀損。記憶就以四川發生的兩次巨大地震，汶川地震和蘆山地震來說明。這兩個地區的都位于四川較偏遠地區，經濟不發達，這些地區的房屋大部分是由木材建造而成，抗震性能較差，在地震的作用下，很容易坍塌。具體的破壞形式為:墻體的剪切破壞和地震的產生的局部應力集中破壞。

房屋破壞原因:房屋的建設都有其一定的剛度，一定讓外力作用引起的形變，地震波引起地面震動，通過基礎傳給房屋建筑物，引起房屋建筑物本身的震動，而通常房屋是按照靜力設計的，對于動力的影響考慮較少，當地震振度超過房屋建筑物自身的形變能力時，就會被地震破壞。

房屋抗震措施:不同的房屋類型有不同的抗震措施，以下就介紹4種不同房屋類型，根據房屋特點制定不同房屋抗震結構:四腳落地式房屋的主要抗震措施有:在梁柱節點處加斜撐，屋價間加剪力撐;山柱移至里墻皮;隔墻采用輕質材料;屋頂做成泥頂或瓦頂。硬擱式房屋的主要抗震措施:水泥白灰混合砂漿砌，主墻體;檐口轉角部位可配置適當鋼筋;中間的兩個人字架屋頂用螺栓與外墻錨固定在一起;屋架之間用剪刀撐來加強穩固性。屋面可用水泥或粘土瓦制成。平頂式房屋主要抗震措施:門架梁柱間加斜撐;屋面厚度不超過20厘米;土柱檐間加斜撐;內外墻同時咬砌;煙囪不能削弱墻體。硬山擱檁四出檐式主要抗震措施:一般情況下，磚房或土房設計成“硬山擱檁”結構可增加抗震能力，該房外墻厚37厘米，內墻24厘米，在檐頭轉角和丁字接頭部位可適當配用鋼筋或8號鉛絲，注意檁條與墻的錨固。可在房屋基礎上砌50－80厘米左右的石墻或磚墻柱，用于防洪，屋面可做成草頂或瓦頂。

2 有關抗震設防的部分猜想

2.1 抗震工程設防原則

抗震工程原則是抗震設防的主要目的和要求。這些原則概括起來包括為:

第一，減少地震對財產損失;第二，減少地震所造成的人員的傷亡;第三，確保人員的傷亡數量;第四，保證建筑工程在一定范圍內，地震時受到最低損害，必須要便于震后修葺;第五，要確保工程和設施在地震時的安全，不得有害物質向外泄漏，不發生嚴重的次生災害;第六，確保工程和設施中在地震中遭遇損害后能繼續運行。

2.2 設防目標

針對設防原則的要求而制定的目標即設防目標。以我國的抗震設防“大震不倒，中震可修，小震不壞”標準為例，就是設防目標中的一種。世界各國對設防目標都有各自不同手段措施，例如，我國國務院制定的防震減災十年目標;日本東京的8級大震的能力設防制定;美國明文規定，抗震設防增加的費用，不應超過期望的地震損失目標費用等，這些都屬于國家的抗震設防目標。準確的來說，部分設防原則中，同時也包含了設防目標，上文提到的設防原則中的第六條原則，確保工程和設施中在地震中遭遇損害后能繼續運行，保障地震后，對人員的損傷在可控制的范圍內，不得超過社會規定水平。不同地區可以根據當地的經濟情況和人口密集度，制定合適的、適用于本地區的具體設防目標。

2.3 設防環境

由地震危險性的分析或地震區規劃圖給出地震危險性程度，來模擬設防工程應處在怎樣的地震危險環境中，確定設防環境。一般來說，這取決于人們對地震所造成后果的了解程度，專業人士對地震所造成的損耗預估是否正確，而不應全憑人們的主觀意愿和社會經濟的發展水平決定。確定設防目標和設防標準，需要以設防環境為重要依據，設防標準的過高或過低，都會給社會發展帶來不利影響。低估設防環境標準會造成震后的慘重損失，而高估設防環境標準則會導致巨額資金的浪費。

2.4 設防水準

根據客觀的設防環境和正確的設防目標，綜合考慮實際社會經濟條件，確定設防參數，又比如說，根據地震強度來選擇防御對象。合理的設防水準，應綜合考慮地區的設防總投入及在未來設計基準內，期望的總損失;當然還包括社會經濟條件對地震造成的地表損失的可接受程度。站在工程上的角度來說，這是一個需要具體優化的問題，不應該直接采取區域圖上對地震的基本烈度或地震動參數來作為設防水準。由于設防目標不具有單一目標性，所以說，設防的水準往往也不是單一的。

2.5 設防等級

同一類型的建筑在相同的社會經濟環境下，根據該地區對政經文的重視程度，以及地震后給社會經濟帶來的損失影響，在進行工程設防之前，對設防目標和設防水準要有不同的要求，工程設防的等級也不同。一般而言，重要的設施建筑等，設防等級高，同一類型建筑，針對不同地區不同行業，采用不同的工程設防等級。總的來說，建筑的設防等級與建筑物本身的易損性或抗震潛力無關，以其自身給帶社會的效益有關。

3 結束語

根據上文對地震破壞和抗震手段的歸納總結，得到幾點啟發與認識:設置抗震工程的設防標準，要以地震振動為背景。保證建筑在其有效的使用期限內，減少地震造成的建筑物損害，對人員的損傷、經濟損失等，其損耗程度不應超過規定的水平或在社會可接受的范圍內。工程的結構必須具備抗震能力，且抗震能力通常根據地震振動的防御水平，及造成的地表裂度來衡量。由此可以推斷出，社會的經濟狀況，直接影響了工程抗震標準的實施范圍。根據地震危險度的實際情況，制定設防環境與設防參數，落實設防水準和設防等級。

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