淺談怎樣提高建筑物的多方面抗震能力

1、<p>　　淺談怎樣提高建筑物的多方面抗震能力</p><p>　　摘要：相較于其它科學(xué)或天然災(zāi)害，人類對(duì)地震的了解相對(duì)而言比較欠缺，總要在一次一次的地震災(zāi)害中汲取教訓(xùn)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。從全球的重大地震災(zāi)害調(diào)查中可以發(fā)現(xiàn)，95%以上的人命傷亡都是因?yàn)榻ㄖ锸軗p或倒塌所引致的，從工程上建造經(jīng)得起強(qiáng)震的抗震建筑是減少地震災(zāi)害最直接、最有效的方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑物；地震

2、</p><p>　　中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A </p><p><b>　　1·地震的危害 </b></p><p>　　然而，不是符合抗震標(biāo)準(zhǔn)的房子就不會(huì)被震倒。一般建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震標(biāo)準(zhǔn))，但地震卻有很多遭受了7度以上的地震襲擊。這也會(huì)使地震烈度超過抗震標(biāo)準(zhǔn)而成為重災(zāi)區(qū)。 </p>

3、;<p>　　地震的隨機(jī)性很大，要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，一時(shí)尚難以做到。在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素，其準(zhǔn)確性受到一定的影響。在建筑抗震理論遠(yuǎn)未達(dá)到科學(xué)嚴(yán)密程度的今天，單靠計(jì)算很難使建筑具有良好的抗震能力，因此著眼于建筑總體抗震能力的概念設(shè)計(jì)越來越受到國(guó)內(nèi)外工程界的普遍重視。關(guān)于抗震設(shè)計(jì)，我國(guó)目前建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防原則是“小震不壞，中震可修，大

4、震不倒”。實(shí)踐證明，只有在設(shè)計(jì)階段把握好能量輸入、房屋體形、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等幾個(gè)主要因素，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施，才有可能使設(shè)計(jì)出的高層建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。 </p><p>　　2·建筑物抗震防范的幾個(gè)要點(diǎn) </p><p>　　2.1選擇有利的房屋形狀 </p><p>　　房屋

5、的動(dòng)力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置，若平面布置簡(jiǎn)單合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合抗震原則，就從根本上保證了房屋具有良好的耐震性能。 </p><p>　　2.1.1簡(jiǎn)單的平面 </p><p>　　我國(guó) 《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JCJ3-91 ）對(duì)地震區(qū)高層建筑的平面形狀作出了以下明確規(guī)定：平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、減少偏心，否則應(yīng)考慮其不利影響。在設(shè)計(jì)中宜調(diào)整平面形狀和尺寸，

6、采取構(gòu)造和施工措施，不設(shè)伸縮縫、防震縫和沉降縫。當(dāng)需要設(shè)縫時(shí)，應(yīng)將房屋建筑結(jié)構(gòu)劃分為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。 </p><p>　　2.1.2均勻的立面變化 </p><p>　　地震區(qū)高層建筑的立面要求用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量有利的建筑立面示意避免采用突然變化的階梯形立面，因?yàn)檫@必然帶來質(zhì)量和抗推剛度的劇烈振動(dòng)或塑性變形集中效應(yīng)而加重破壞。 </p><

7、p>　　2.1.3合適的房屋高度 </p><p>　　對(duì)抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，現(xiàn)澆框架適用的最大高度為55m，現(xiàn)澆剪力墻為為120m。 </p><p>　　2.1.4不大的房屋高寬比 </p><p>　　在建筑地震反映中，建筑的尺寸比例比絕對(duì)尺寸更為重要。建筑的高寬比越大，地震作用下的側(cè)移越大，地震引起的顛覆作用越嚴(yán)重，而對(duì)于巨大的傾覆 </p

8、><p>　　力矩在柱和基礎(chǔ)中所引起的壓力和拉力較難處理。 </p><p>　　2.2·合理的結(jié)構(gòu)布置 </p><p>　　2.2.1結(jié)構(gòu)力求對(duì)稱，質(zhì)心與剛心應(yīng)盡量接近。對(duì)稱結(jié)構(gòu)在地面平動(dòng)作用下，一般僅發(fā)生平移振動(dòng)，各構(gòu)件的側(cè)移量相等，因水平地震力按構(gòu)件剛度分配，故各構(gòu)件的受力會(huì)比較均勻。而非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由于剛心偏在一邊，也會(huì)激起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，其結(jié)果是遠(yuǎn)離剛心的

9、剛度較小的構(gòu)件，由于側(cè)移量的增大，所分擔(dān)的水平地震剪力也顯著增大，很容易超出允許抗力和變形極限而發(fā)生嚴(yán)重破壞，甚至導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)因一側(cè)構(gòu)件失效而倒塌。 </p><p>　　2.2.2結(jié)構(gòu)豎向要等強(qiáng)，即結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度沿結(jié)構(gòu)高度均勻變化。 </p><p>　　對(duì)高層建筑來說，要盡量做到各樓層的屈服強(qiáng)度系數(shù)大致相等，實(shí)現(xiàn)沿房屋全高的等強(qiáng)設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)柔弱底層，以及承力豎向構(gòu)件的中斷和突變，同

10、一樓層各柱的剛度要相等。 </p><p>　　3·建筑物慎防“四不、一沒有” </p><p>　　從全球重大地震災(zāi)害調(diào)查的結(jié)果我們綜合得出了一個(gè)結(jié)論，所有的地震災(zāi)難都是因?yàn)椤八牟?、一沒有”造成的，簡(jiǎn)單的說，“四不”就是建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不足、設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工不良和使用維護(hù)不善，而“一沒有”就是沒有防災(zāi)意識(shí)。 </p><p>　　抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不足、設(shè)計(jì)

11、不當(dāng)、施工不當(dāng)、使用維護(hù)不善。 </p><p><b>　　4、抗震新技術(shù) </b></p><p>　　4.1抗震“繃帶” </p><p>　　在地震頻發(fā)的日本，一種新型廉價(jià)防震加固技術(shù)悄然興起，這種技術(shù)采用樹脂材料作為抗震“繃帶”包裹建筑物支柱，從而達(dá)到防止支柱在地震時(shí)發(fā)生倒塌的目的。 </p><p>　　施工

12、時(shí)，將抗震“繃帶”涂上黏合劑，包裹固定在建筑物支柱上。地震發(fā)生時(shí)，支柱即使出現(xiàn)內(nèi)部損傷也不會(huì)倒塌，這可以確保建筑物內(nèi)人員的生存空間。 </p><p>　　4.2橡膠墊隔震技術(shù)是國(guó)際上熱門的工程抗震新技術(shù)。它通過把隔震消能裝置（橡膠隔震墊）安放在結(jié)構(gòu)物底部和基礎(chǔ)（或底部柱頂）之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)“隔開”。這樣，改變了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和動(dòng)力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)，達(dá)到“以柔克剛”的效果。 </p&g

13、t;<p>　　當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生劇烈地震震動(dòng)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)仍處于正常的彈性工作狀態(tài)。根據(jù)地震模擬震動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和地震實(shí)測(cè)的結(jié)果表明，夾層橡膠隔震墊隔震體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)固定）加速度反應(yīng)的1/4~1/12。橡膠墊隔震體系除了比傳統(tǒng)抗震體系具有明顯降低地震反應(yīng)、確保安全外，還可降低房屋造價(jià)同時(shí)，它的抗震措施（橡膠隔震墊）簡(jiǎn)單明了，震后修復(fù)方便，且可使上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由靈活。 </p><p&g

14、t;　　鋼板夾層橡膠隔震墊是具有代表性的隔震裝置。它具有很大的垂直承載力（50T～2000T）及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較?。?.25kN/mm～1.8kN/mm），水平極限變位值較大(10～50cm)，它具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，當(dāng)強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，又能自由柔性滑動(dòng)，而變形過大時(shí)，剛度回升，具有保護(hù)和限位作用，鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復(fù)位能力，在多次地震中自動(dòng)瞬時(shí)復(fù)位。同時(shí)，它耐久性能好，一般使用壽命可

15、在七十年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般民用建筑物五十年使用壽命的要求，所以鋼板夾層橡膠墊成為應(yīng)用很廣泛的隔震裝置。 </p><p>　　目前，世界上有20多個(gè)國(guó)家已開始在建筑物中使用橡膠墊隔震技術(shù)，日本、新西蘭、美國(guó)、意大利、中國(guó)等應(yīng)用實(shí)例較多。我國(guó)已有四十多棟建筑物采用橡膠墊隔震。國(guó)內(nèi)第一幢，當(dāng)時(shí)世界上最高的隔震住宅房屋就是汕頭市陵海路八層框架結(jié)構(gòu)商住樓。建造該樓是“汕頭多層房屋隔震技術(shù)應(yīng)用研究”項(xiàng)目的一個(gè)主要內(nèi)容。該樓

16、92年3月動(dòng)工，93年9月完工。汕頭市陵海路隔震樓適當(dāng)改變上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，補(bǔ)償了隔震基礎(chǔ)所增加的費(fèi)用（比常規(guī)抗震房屋節(jié)省了7％），使房屋既安全又經(jīng)濟(jì)，開創(chuàng)了這一領(lǐng)域的先例，為隔震技術(shù)的推廣和應(yīng)用作出了重要貢獻(xiàn)，得到了國(guó)內(nèi)外專家的充分肯定和高度評(píng)價(jià)。 </p><p>　　國(guó)外采用橡膠墊隔震的工程大多數(shù)屬于重要建筑物，例如政府大樓、醫(yī)院、法律中心、計(jì)算中心、博物館、實(shí)驗(yàn)室、圖書館以及警察局、監(jiān)獄、高級(jí)住宅等。因?yàn)樵O(shè)

17、計(jì)時(shí)所取的安全系數(shù)較大，工程造價(jià)偏高，所以在推廣應(yīng)用方面受到了一定限制。 </p><p>　　橡膠墊隔震房屋經(jīng)受了多次強(qiáng)烈地震的考驗(yàn)，減震性能表現(xiàn)非常顯著。 </p><p>　　1994年9月16日，臺(tái)灣海峽發(fā)生了7.3級(jí)地震，震源離汕頭市約200公里，汕頭市烈度為6度，各類房屋搖晃厲害，居民驚慌失措，水桶里的水濺出了1/3左右，而陵海路隔震樓上的人并沒有感到晃動(dòng)，聽到鄰樓和鄰街喧鬧聲

18、后下樓才知道發(fā)生了地震。 </p><p>　　1995年10月24日，云南武定發(fā)生6.5級(jí)地震，距大理市水平距離大約200公里。地震發(fā)生時(shí)，大理許多人從睡夢(mèng)中驚醒，明顯感到較強(qiáng)的晃動(dòng)，桌上的花瓶、玻璃杯等跳動(dòng)，懸掛物搖擺很厲害，地震烈度約5度強(qiáng)。而橡膠墊隔震建筑大理州交通指揮中心大樓中的大多數(shù)人沒有感覺，只有20％感到有輕微搖動(dòng)，直到聽到其他建筑物內(nèi)的人講，才知道發(fā)生了地震，隔震建筑無任何破壞，減震效果明顯。

19、</p><p>　　1996年2月3日，云南麗江發(fā)生7級(jí)強(qiáng)烈地震。相距不遠(yuǎn)的西昌市國(guó)稅局宿舍樓，是一幢六層隔震樓。在樓上居住的職工，只是感到輕微的晃動(dòng)，而相鄰的一幢常規(guī)抗震樓只有四層高。樓上居住的人搖晃十分厲害，驚慌失措往外逃跑。 </p><p>　　在南京舉行的第三屆地震工程國(guó)際會(huì)議上，有關(guān)專家指出，隨著結(jié)構(gòu)控制、智能材料等新成果的應(yīng)用，房屋建筑有望避免地震的損害。 </p&g

20、t;<p>　　中國(guó)建筑科學(xué)研究院工程抗震研究所王亞勇教授也指出，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，地震造成的損失越大，像這次云南5.0級(jí)地震有兩萬間房屋倒塌受損，所以今后再搞建設(shè)一定要考慮減震。這次會(huì)議有許多新東西就可以在今后使用，比如在結(jié)構(gòu)控制方面，我們由原來的被動(dòng)抗震變?yōu)橹鲃?dòng)抗震，運(yùn)用消能器和緩沖器等技術(shù)，地震來臨時(shí)就可以主動(dòng)減、消或耗掉地震能量，減小損害；比如使用記憶合金技術(shù)，即使地震時(shí)造成建筑變形，但在地震后還可以變回去；還有就是運(yùn)用

21、智能材料，譬如現(xiàn)在研制成功的一種混凝土砂漿，具有自動(dòng)填充、自動(dòng)彌合裂縫的功能，對(duì)建筑的抗震減震就很有效。 </p><p>　　近些年來 , 國(guó)內(nèi)外發(fā)生了多次較大的破壞性地震 , 如 1995 年阪神地震 , 1997 年的伊朗地震 , 美國(guó)、墨西哥、印尼、土耳其等國(guó)都相繼發(fā)生了強(qiáng)震。國(guó)內(nèi)的河北張北、新疆伽師、甘肅景泰、云南麗江、寧浪 , 內(nèi)蒙古包頭等地也相繼發(fā)生較大地震。特別是我國(guó)今年的臺(tái)灣大地震 , 造成房屋