從震害談房屋建筑的抗震性能

1、從震害談房屋建筑的抗震性能（上）從震害談房屋建筑的抗震性能（上）地震造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，也使得人們對(duì)日常居住的房屋，以及整個(gè)社會(huì)生活所涉及的各種公共建筑如辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)等的安全性有了更多關(guān)注。那么我們現(xiàn)在居住或使用的房屋在地震中是否安全呢？從抗震性能看房屋建筑的工程抗震設(shè)計(jì)地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就顯得尤為重要。目前我國(guó)抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)是“小震不壞，大震不倒”。即當(dāng)?shù)卣鹆叶刃∮谠O(shè)防烈度時(shí)，房屋應(yīng)基本完好；

2、當(dāng)?shù)卣鹆叶却笥谠O(shè)防烈度時(shí)，房屋建筑即使產(chǎn)生較大破壞，也應(yīng)保證不出現(xiàn)即時(shí)的垮塌，以使人員能夠有逃生的時(shí)間。我國(guó)目前房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有：以磚石為主要建筑材料的砌體結(jié)構(gòu)；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)、鋼筋混凝土框架——剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；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，住宅多為砌體結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；公共建筑由于需要較大空間，一般為框架結(jié)構(gòu)或框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。

3、砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)多見(jiàn)于多層建筑從抗震性能的角度分析：砌體結(jié)構(gòu)由于由磚、石等砌筑而成，砌塊之間的連接較差，雖然設(shè)置了鋼筋混凝土構(gòu)造柱、圈梁等加強(qiáng)措施，但當(dāng)遇到強(qiáng)震時(shí)，在水平和豎向交替振動(dòng)作用下，砌塊之間的連接容易被破壞，導(dǎo)致砌體松散，豎向受力構(gòu)件破壞，建筑物垮塌；相比之下，框架結(jié)構(gòu)能夠提供較為寬敞的使用空間，有利于建筑功能的組織和分割，但其抗側(cè)剛度較弱，在強(qiáng)震作用下易出現(xiàn)較大位移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較嚴(yán)重破壞，因此也屬抗震不利結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土

4、剪力墻結(jié)構(gòu)多用于多高層住宅鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)有較大的抗側(cè)剛度，在地震作用下位移較小。經(jīng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，在大震作用下，破壞會(huì)局限于門(mén)窗洞口處出現(xiàn)裂縫，即使墻體開(kāi)裂，各墻肢也可支承樓板，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的垮塌。從日本坂神地震的實(shí)例來(lái)看，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)房屋未出現(xiàn)大的破壞，震害較輕。框架——剪力墻結(jié)構(gòu)主要用于公共建筑和多高層建筑框架－剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中合適的部位增設(shè)剪力墻，在提供滿足功能需要的大空間的同時(shí)，由增設(shè)的剪力墻提供

5、較大的抗側(cè)剛度，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。上述各種結(jié)構(gòu)形式的抗震性能，即指結(jié)構(gòu)在小震和大震下的表現(xiàn)各不相同?？傮w來(lái)說(shuō)，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)和框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能較好，砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的抗震性能相對(duì)差一些。由于歷史原因，在我國(guó)，80年代以前的建筑大量存在，這些建筑大多未考慮抗震或抗震能力較差，有些房屋雖經(jīng)過(guò)抗震加固，整體抗震性能依然較差。此次汶川地震中垮塌的房屋大部分為建造較早的砌體結(jié)構(gòu)和多層框架結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，在部

6、分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)及交通運(yùn)輸能力較差的地區(qū)，使用就地取材的磚石作為主要建筑材料的砌體結(jié)構(gòu)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將大量存在，而作為低層公共建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，框架結(jié)構(gòu)也將大量存在。因此如何從設(shè)計(jì)上提高高設(shè)防烈度地區(qū)砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，特別是在罕遇的強(qiáng)震作用下的防倒塌能力，應(yīng)是今后工程抗震研究的重點(diǎn)。從建筑結(jié)構(gòu)上減輕地震災(zāi)害的新技術(shù)近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料甚至新的設(shè)計(jì)思想得到大量的應(yīng)用，大大豐富了提高建筑抗震能力的

7、手段。如使用更高強(qiáng)度的建筑材料，能夠提高構(gòu)件的極限承載能力并降低結(jié)構(gòu)自重。與之相比，新技術(shù)、新設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用，能夠更有效地減輕地震災(zāi)害。其中，隔震和消能減震就是兩種建筑結(jié)構(gòu)減輕地震災(zāi)害的新技術(shù)。隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用隔震技術(shù)是國(guó)際上熱門(mén)的工程抗震新技術(shù)。它通過(guò)把隔震消能裝置（如橡膠隔震墊）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(kāi)”。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

8、剛”的效果。國(guó)內(nèi)外大量的試驗(yàn)和工程實(shí)踐證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度反應(yīng)下降60%左右，從而消除或有效減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞，提高建筑物及其內(nèi)部人員的安全性。隔震體系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?。?.25kNmm～1.8kNmm），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(guò)大時(shí)，剛度回升，具

9、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，一般使用壽命可在70年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般民用建筑物50年使用壽命的要求。1994年1月17日，美國(guó)洛杉磯大地震中，該市相距不遠(yuǎn)的兩個(gè)醫(yī)院，一個(gè)是隔震的，地震時(shí)醫(yī)師護(hù)士照常工作；另一個(gè)是不隔震的，損壞厲害，一直無(wú)法恢復(fù)工作。1995年1月17日，日本神戶大地震，該市的西部郵政大樓和松村研究所大樓等隔震房屋經(jīng)受了地震的考驗(yàn)，房屋結(jié)構(gòu)安全完好