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不同建筑如何抵御地震

作者：鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2012-07-04 09:01:36 [收藏]
地震來(lái)臨，房倒屋塌，人員傷亡，這是每次強震來(lái)臨時(shí)都要遇到的問(wèn)題，那么面對無(wú)法預知的地震，建筑如何防范呢？“避讓原則”是建筑抗震的第一原...
    關(guān)鍵詞：建筑抵御地震 鋼結構抗震
     地震來(lái)臨，房倒屋塌，人員傷亡，這是每次強震來(lái)臨時(shí)都要遇到的問(wèn)題，那么面對無(wú)法預知的地震，建筑如何防范呢？

          “避讓原則”是建筑抗震的第一原則

          在專(zhuān)家眼里，地震斷裂帶被形象地視為方便食品外包裝封口處的一個(gè)口子，因為這是應力集中的部位，從這里容易撕開(kāi)。試想，如果把建筑工程建在地震斷裂帶上，一旦地震發(fā)生，后果將不堪設想，這樣的建筑并不是用技術(shù)手段就可以達到抗震目的的。

          因此，建筑抗震的首要原則就是要避開(kāi)活動(dòng)斷裂帶。據了解，目前，新建房屋在動(dòng)工之前，建設部門(mén)都要求開(kāi)發(fā)商聘請專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)勘測部門(mén)對這塊土地進(jìn)行地質(zhì)災害評估，如果有地質(zhì)災害，就不能在這里建房。

          不過(guò)，避開(kāi)斷裂帶不意味著(zhù)不能在斷裂區蓋房子，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所譚成軒告訴記者，在兩條斷裂帶之間建房并沒(méi)有問(wèn)題，猶如馬路上下行車(chē)道間的“安全島”。

          按照我國《城市抗震防災規劃標準》的規定，一般要求地震斷裂帶兩側50米范圍內絕對禁止修建建筑，而那些不可能斷定位置的活動(dòng)斷裂帶，要求建筑避讓在200米以外。

          據了解，北京奧運會(huì )主場(chǎng)館——鳥(niǎo)巢、水立方等的規劃建設就是一個(gè)很好避讓活動(dòng)斷裂帶的例子。北京奧運公園場(chǎng)址位于黃莊-高麗營(yíng)活動(dòng)斷裂帶附近，在地質(zhì)人員對這條斷裂帶的準確位置、寬度和斷裂活動(dòng)進(jìn)行仔細勘查后，采取了避開(kāi)活動(dòng)斷裂帶的辦法，安全性得到了保證。

          磚混結構抗震還是“差點(diǎn)勁”

          “原則上來(lái)講，不論是什么類(lèi)型的建筑，只要根據《建筑抗震設防分類(lèi)標準》，達到與其功能重要性相符的地震設防烈度，并按照該設防烈度的標準設計并施工，建筑物就是相對安全的。”北京市建筑設計研究院研究所所長(cháng)苗啟松表示，“不過(guò)就建筑結構和材料本身，確實(shí)在抗震性能上存在差別。”

          我國從上世紀70年代到90年代之間建起的房屋多采用的是砌體結構，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是磚塊加預制板的組合。而磚塊受到震動(dòng)時(shí)，磚縫之間的灰漿就瓦解了，建筑物隨之倒塌。這類(lèi)房屋幾乎沒(méi)有任何的抗震能力，在汶川地震中被夷為平地的多是這種結構材料的。

          不過(guò)這樣的房屋也不是完全無(wú)藥可救。一個(gè)木桶要最終成型必須要被牢牢地箍緊，否則容易散架，磚塊就如同組成木桶的板塊，如果加上鋼筋混凝土的圈梁和構造柱，把建筑物外墻及預制板緊緊地包裹起來(lái)，這樣建筑的整體剛度、墻身的穩定性，以及自身的承載能力都會(huì )得到提高。房屋也從單純的砌體結構變成了磚混結構。

          汶川地震后，北京市從2009年初就開(kāi)始對現有中小學(xué)、幼兒園，以及醫院等公共建筑進(jìn)行抗震加固大修，針對的主要就是砌體結構的房屋。

          而即使加固成了磚混結構，要保證抗震性能還必須滿(mǎn)足一些條件，比如限高。普通住宅樓磚混結構可以建到6層，而學(xué)校、醫院由于開(kāi)間面積比較大，本來(lái)支撐就少，承載能力相對較弱，如果樓層過(guò)高，就容易倒塌，因此，一般情況下只能建到5層，有的寬度達到了6-9米，則最多只能建3層。

          苗啟松告訴記者，磚混結構已經(jīng)不是新建建筑的優(yōu)先選擇了。由于磚混結構的主要材料還是比較脆，其抗剪、抗拉和抗彎強度較低，尤其不適合大跨度的建筑物，因此，其被規定的建筑壽命最多為50年，而且要嚴格執行國家建筑標準抗震7度。 

          鋼結構建筑要保證焊接質(zhì)量

          據苗啟松介紹，目前比較常用的抗震性能相對較高的是混凝土結構的建筑，包括剪力墻和框架結構兩種。

          剪力墻通俗地理解就是把磚砌的墻換成鋼筋混凝土的，混凝土擁有較強的抗壓能力，這樣的墻板更能夠承受來(lái)自豎向和水平方向的力。如今，大部分高層住宅樓采用的多是這種結構，因為住宅的面積不會(huì )很大，并且被分割成多間，就需要更多的墻板，墻板承重能力越好，房屋的抗震性自然就越強。

          而框架結構，可以被形象地認為是用鋼筋混凝土澆灌成承重的梁、柱，組成建筑物的骨架，同時(shí)，房屋墻體不承重，僅僅是起到圍護和分隔的作用，一般由輕質(zhì)板材砌筑或裝配而成，樓板則同樣是混凝土的現澆板。

          框架結構則通常用于商業(yè)建筑，比如寫(xiě)字樓，還有一些醫院、學(xué)校，因為這些建筑的開(kāi)間都比較大，沒(méi)有那么多承重墻。由于框架結構可以被認為是“組裝式”的，方便產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，不但對環(huán)境影響小，還可以節省大量人工費用和時(shí)間。因此，在國外，框架結構成為了一種建筑流行趨勢，一些住宅項目也在紛紛應用。

          “從汶川地震的情況來(lái)看，磚混結構建筑確實(shí)損毀比較嚴重，不過(guò)這是由于大多數建筑沒(méi)有按照抗震設計標準建造或者加固造成的。事實(shí)上，我們還發(fā)現在一些混凝土結構的建筑中主要是框架結構的建筑也損毀得很厲害。” 苗啟松說(shuō)。

          苗啟松在汶川地震廢墟現場(chǎng)曾看到一個(gè)框架結構的建筑，一層是大商場(chǎng)，樓上是住宅，由于骨架造得太細，樓層又多，地震中，整個(gè)一層都已經(jīng)不見(jiàn)了。“這就是典型的不符合抗震設計標準的做法。”

          而最被人們津津樂(lè )道的“五星”建筑結構還要數鋼結構，這是因為鋼結構是以鋼材為主要結構材料的。而鋼材的特點(diǎn)是強度高、自重輕、剛度大、柔韌性好，可以承受較大變形，能很好地承受動(dòng)力荷載，因此，具有很好的抗震能力。

          當然，如果是一座鋼結構的建筑自然造價(jià)不菲，一般而言主要是新建城市重點(diǎn)建筑工程，尤其是超高層或者跨度非常大的建筑。以北京奧運會(huì )為例，鳥(niǎo)巢、水立方、五棵松體育館等都是這種結構。此外，國家大劇院、新央視大樓、新北京電視臺也都是鋼結構建筑。

          但是，苗啟松告訴記者，鋼結構抗震性能好需要建立在焊接質(zhì)量有保障的情況之下，否則整個(gè)結構性能就會(huì )受到很大影響，地震的時(shí)候焊接處容易出現斷裂。“根據目前國內的建筑施工水平，普通鋼結構建筑的焊接質(zhì)量還不能完全保證。”他坦言，“我們急需一批有良好技術(shù)素養的產(chǎn)業(yè)工人。”

          另類(lèi)建筑抗震設計需花大力氣

          有建筑設計師提出，塔樓比板樓的抗震性能好。苗啟松則認為，兩者都是剪力墻結構，其實(shí)性能差別并不大，如果必須比較，那么塔樓的長(cháng)寬比例比較小，兩個(gè)方向上的受力會(huì )相對均勻一些。

          在他看來(lái)，老百姓在選購房屋的時(shí)候比較塔樓、板樓的意義確實(shí)不是很大，不過(guò)，如果碰到一些“奇形怪狀”的建筑，還是盡量“躲”遠點(diǎn)。

          “那些另類(lèi)建筑，即使在設計和建造上花再多的錢(qián)去提升抗震性能，當地震來(lái)臨時(shí)也比不過(guò)那些規規矩矩的建筑來(lái)得穩當。”苗啟松說(shuō)，在建筑設計中講究的是概念設計，這是一個(gè)非常完整并且全面的設計過(guò)程，所有創(chuàng )意、想法最終需要統一到理性思維。“而過(guò)于怪異的建筑在概念設計上，就不滿(mǎn)足建筑抗震規范中的強制性條文——規制性要求。”

          至于超高層建筑，只要把地震荷載取大一點(diǎn)，設計保守一點(diǎn)，以及采取一些其他的抗震措施，老百姓也是可以放心的。比如把原來(lái)使用的混凝土剪力墻換成鋼板剪力墻，或者在建筑中增加一些效能減震器，可能是一面墻也可能是一個(gè)撐子，當地震來(lái)臨時(shí)，這部分結構會(huì )先吸收地震釋放的能量，即使破壞了，也不會(huì )影響整座建筑的穩定。盤(pán)古七星大樓就應用了這項技術(shù)。

          不過(guò)最保險的做法是在建筑物下面鋪一層隔震墊，讓地震影響不到上面的建筑。苗啟松表示，唐山一所學(xué)校已經(jīng)使用了該技術(shù)。“近來(lái)幾次4級左右的地震，在那樣的建筑里根本不會(huì )有任何的感覺(jué)。”據了解，該技術(shù)會(huì )讓建筑造價(jià)高出10%左右。 
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