抗震建筑設(shè)計(jì)問題探討

李婷 李青

【摘 要】地震對(duì)于我國(guó)國(guó)民來說一直是一個(gè)傷痛的記憶，在這樣的災(zāi)難中大量的房屋被毀，人們多數(shù)都在睡夢(mèng)中被掩埋在了房屋之中，從此再也沒有醒來。所以，經(jīng)歷過這樣慘痛的經(jīng)歷，我國(guó)政府開始注重關(guān)于防震建筑的設(shè)計(jì)研究，尤其是對(duì)我國(guó)南方處于地震帶的一些城市來說，防震建筑設(shè)計(jì)尤其重要。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì)；抗震

【Abstract】The earthquake has always been a painful memory for our citizens. In such a disaster， a large number of houses were destroyed. Most of the people were buried in the house in their sleep and never woke up. Therefore， after such a painful experience， the Chinese government began to pay attention to the design and research of earthquake-resistant buildings， especially for some cities in the southern part of China， earthquake-proof building design is particularly important.

【Key words】Architectural design；Earthquake resistance

1. 關(guān)于抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 關(guān)于我國(guó)抗震建筑設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。

（1）發(fā)生地震時(shí)，天動(dòng)地?fù)u，人們多數(shù)都是因?yàn)樘油霾患皶r(shí)導(dǎo)致被困在了房屋里。每次救援工作最大的難點(diǎn)就是從廢墟中挖掘出被困的人們。因此如果有了抗震建筑，會(huì)大大有利于那些身處地震帶城市的居民生存。以汶川地震為例，在地震區(qū)的各個(gè)不同時(shí)期設(shè)計(jì)建造的各類房屋建筑和工程設(shè)施經(jīng)受了考驗(yàn)。震害調(diào)查表明，經(jīng)過抗震設(shè)防、特別是在1990年后設(shè)計(jì)建造的建筑表現(xiàn)良好，即使在極震區(qū)實(shí)際烈度高出抗震設(shè)防烈度3～4度 （地震動(dòng)強(qiáng)度超出預(yù)計(jì)的10倍）的情況下，除了極個(gè)別建筑物外，絕大多數(shù)建筑受到中等至嚴(yán)重破壞但不倒塌。達(dá)到了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)；而在“89規(guī)范”之前的建筑物多數(shù)遭受嚴(yán)重破壞，直至倒塌，這些倒塌的建筑中大多使用了預(yù)制樓板。

（2）但由于地震所帶來的橫波縱波等原因，不倒建筑除了不采用脆弱的預(yù)制樓板外都具備有如下的性能設(shè)計(jì)以有效達(dá)到隔離地震作用的目的，震裝置不僅要能承擔(dān)上部建筑物的重量，而且在豎向荷載作用下變形較小，這是對(duì)其豎向承載力和豎向剛度的基本要求；其次水平向須具有充分的柔度即較小的水平剛度，以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期，減少上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)和下部結(jié)構(gòu)的層間剪力；最后為了限制結(jié)構(gòu)位移，使振動(dòng)衰減，還必須有適當(dāng)?shù)淖枘帷６顾ㄖc之相比就設(shè)計(jì)單一，缺少關(guān)于上述防震的設(shè)計(jì)。

1.2 關(guān)于國(guó)外抗震建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀。

關(guān)于國(guó)外抗震建筑的發(fā)展，筆者先以離我國(guó)較近的日本為例。在日本9.0級(jí)大地震中，日本建筑的超強(qiáng)防震能力再次得以彰顯。與我國(guó)四川盆地類似，日本整個(gè)國(guó)家都出于地震帶中，其位于太平洋火山地震帶，是太平洋板塊與亞歐板塊相擠壓碰撞的地方。以至于日本每年都會(huì)發(fā)生數(shù)以千次的地震，其中震級(jí)在3級(jí)以上的每天就有四次。但也正是由于日本長(zhǎng)久以來備受地震的侵?jǐn)_，他們對(duì)于地震設(shè)計(jì)的研究處于世界領(lǐng)先水平。日本在防震設(shè)計(jì)中會(huì)采用多種隔震減震技術(shù)。比如，日本在構(gòu)筑高層建筑物時(shí)普遍采用“地基地震隔絕”技術(shù)，在建筑物底部安裝橡膠彈性墊或摩擦滑動(dòng)承重座等抗震緩沖裝置。對(duì)于在我國(guó)建筑中常見的磚瓦，在日本卻幾乎看不到蹤影，因?yàn)橐郧叭毡?923 年的關(guān)東大地震證明磚結(jié)構(gòu)房屋不抗震。從那以后開始，磚結(jié)構(gòu)建筑在日本幾乎不再被使用，取而代之的是輔以輕型墻面材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既安全抗震，又節(jié)省能源。

2. 關(guān)于抗震設(shè)計(jì)的分析

2.1 地震與房屋損毀。

1976年唐山發(fā)生718級(jí)大地震。這次地震的最高地震烈度為11度，當(dāng)時(shí)唐山的地震基本烈度為6。這樣的地震在當(dāng)時(shí)的那個(gè)年代對(duì)于唐山來說是會(huì)毀滅性的。非防震性房屋對(duì)于地震來說是脆弱的，一般認(rèn)為地震時(shí)橫波縱波還有新近發(fā)現(xiàn)的混合面波，房屋遭到地震力的作用后，它的頂層變形大，底層剪力大，承重支架斷裂無法起到承重的作用。

2.2 關(guān)于低地震烈度區(qū)房屋為什么會(huì)損壞問題的探討。

對(duì)于低地震烈度區(qū)來說，傳統(tǒng)的磚瓦混合結(jié)構(gòu)的多層砌體房屋以及多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋在地震來臨時(shí)首當(dāng)其沖，成為地震時(shí)最容易受到地震損害的建筑類群。從工程本身震害原因分析不外乎一是我國(guó)建筑抗震建筑的標(biāo)準(zhǔn)不能夠與時(shí)俱進(jìn)，即使在建筑用材方面來說采用了新高科技的高強(qiáng)度材料，但由于現(xiàn)行的建筑標(biāo)準(zhǔn)，無法保證在地震中不會(huì)受到損毀。所以，建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)有待提高。另一方面，在建筑設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量上也存在著缺陷，如果從設(shè)計(jì)方面開始就存在著隱患，那么即使按標(biāo)準(zhǔn)蓋好房子也無濟(jì)于事，這由于少數(shù)技術(shù)人員，對(duì)于地震的抗震概念認(rèn)識(shí)不夠以及受到自身思維的桎梏，以至于會(huì)在設(shè)計(jì)中留下遺憾。

3. 淺談幾種加固抗震建筑的設(shè)計(jì)方法

關(guān)于應(yīng)對(duì)地震來說，建筑物如果采取加固技術(shù)，會(huì)大大地增加房屋的抗震性，下面隨筆者淺談幾種關(guān)于建筑加固的設(shè)計(jì)方法。針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震加固，主要有以下幾種方法。第一個(gè)是增大截面法：又稱為外包混凝土加固法，該法是在原混凝土構(gòu)件外，疊澆新的鋼筋混凝土，增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面面積和配筋，從而同時(shí)提高結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。第二個(gè)是外包鋼加固法：是在加固構(gòu)件四周包以角鋼，從而提高構(gòu)件承載力的一種加固方法，分干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。干式外包法，指角鋼直接包于被加固構(gòu)件的四周，或雖然在角鋼和被加固構(gòu)件之間填塞有水泥砂漿，但不能保證結(jié)合面有效地傳遞剪力；濕式外包法，是指在角鋼和被加固構(gòu)件之間留有一定的間隙，用注入乳膠水泥砂漿填實(shí)。該方法可以在幾乎不改變構(gòu)件截面尺寸的情況下顯著提高構(gòu)件的承載力、增大延性和剛度。第三個(gè)是粘貼纖維加固技術(shù)是指用粘結(jié)劑（即結(jié)構(gòu)膠）把纖維片材粘貼在構(gòu)件的表面，使纖維與構(gòu)件協(xié)同工作。該方法可以提高構(gòu)件強(qiáng)度、剛度，并能夠增加構(gòu)件的延性。結(jié)合各種數(shù)據(jù)來看，目前工程中最常用的是碳纖維。

4. 抗震設(shè)計(jì)建造成本問題

在我國(guó)地震導(dǎo)致的損毀建筑中，農(nóng)村自建房是比例最大的。現(xiàn)在人們花很多錢裝修房屋，筆者看來應(yīng)該把更多的錢用在抗震設(shè)防上。房子質(zhì)量涉及幾個(gè)方面，第一是正確的選址；第二是正確的設(shè)防；第三是正確的設(shè)計(jì)；第四是正確的施工，不能偷工減料；第五，要用正確的材料。這都是保證房子抗震的基礎(chǔ)。而為了建造比起一般房屋更具安全性的房屋建筑，需要多花錢在房屋的加固上面，計(jì)算下來，抗震房屋的成本大概會(huì)比普通房屋的成本高出10%到15% 。而多花一成多的錢就能夠讓普通建筑升級(jí)為抗震建筑，在緊急關(guān)頭保護(hù)我們的生命財(cái)產(chǎn)安全，這是多么劃算。

5. 關(guān)于新型的抗震設(shè)計(jì)概念

國(guó)外近年來又產(chǎn)生了一些概念性的設(shè)計(jì)――“局部浮力”，即抗震系統(tǒng)在傳統(tǒng)抗震構(gòu)造基礎(chǔ)上，借助于水的浮力，支撐整個(gè)建筑物。普通抗震結(jié)構(gòu)把建筑物的上層結(jié)構(gòu)與地基分離開，以中間加入橡膠夾層和阻尼器的方式支撐建筑物。相比之下，“局部浮力”系統(tǒng)在上層結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置貯水槽，建筑物受到水的浮力支撐。水的浮力承擔(dān)建筑物大約一半重量，既減輕了地基的承重負(fù)荷，又可以把隔震橡膠小型化，降低支撐構(gòu)造部分的剛性，從而提高與地基間的絕緣性。地震發(fā)生時(shí)，由于浮力作用延長(zhǎng)了固有振蕩周期（即晃動(dòng)一次所需時(shí)間），建筑物晃動(dòng)的加速度得以降低，與傳統(tǒng)建筑物相比，地震時(shí)這種抗震方法不會(huì)受到強(qiáng)烈的沖擊。當(dāng)然，新型抗震設(shè)計(jì)會(huì)隨著時(shí)間層出不窮，但我們?cè)诳拐疬@條任重道遠(yuǎn)的路上，要建造符合我國(guó)國(guó)情的建筑，來保障我國(guó)國(guó)民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

6. 結(jié)語

從唐山大地震開始，每一次的劇烈地震都會(huì)給我國(guó)同胞們帶來慘痛的記憶，對(duì)于天災(zāi)人禍，以不變應(yīng)萬變永遠(yuǎn)是蒼白的，希望所有處在地震帶上的城鎮(zhèn)，要么搬出地震帶，要么就要把房子蓋好，而把房子蓋好需要提高我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)，雖然設(shè)計(jì)的道路任重道遠(yuǎn)，道路曲折，但也希望一而再再而三的災(zāi)難，能夠喚起我們對(duì)生命真正的尊重。

參考文獻(xiàn)

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[文章編號(hào)]1619-2737（2018）06-15-895