由震害對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的反思

1、<p>　　由震害對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的反思</p><p>　　摘要：本文根據(jù)地震受災(zāi)區(qū)的相關(guān)圖片及資料，從地震的成因及其破壞現(xiàn)象等幾個方面，分析探討震害的經(jīng)驗教訓(xùn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：地震地震成因震害抗震設(shè)計 結(jié)構(gòu)型式 </p><p>　　中圖分類號：U452.2+8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><

2、;b>　　0引言 </b></p><p>　　近期國內(nèi)地震頻繁，2013年4月20日發(fā)生在四川蘆山的7.0級地震是繼08年汶川地震后的又一次強(qiáng)烈地震。災(zāi)難面前如何減少生命及財產(chǎn)損失，成為普遍關(guān)注的問題。本文依據(jù)建筑物震害基本特征結(jié)合相關(guān)《規(guī)范》，對結(jié)構(gòu)抗震的延性設(shè)計和具體的抗震措施提出自己的幾點(diǎn)認(rèn)識。 </p><p>　　1.地震概論[1] </p>&

3、lt;p><b>　　1.1地震成因 </b></p><p>　　地球內(nèi)部總在不停地運(yùn)動，運(yùn)動過程中存在著巨大的能量，巖層在這些力的作用下，使處在原始水平狀態(tài)的巖層發(fā)生變形。當(dāng)作用力僅能使巖層產(chǎn)生彎曲變形而沒有喪失其連續(xù)性時，巖層只產(chǎn)生褶皺；但當(dāng)作用力超過巖層所能承受的程度時，巖層產(chǎn)生斷裂和錯動從而引起振動，并以彈性波的形式傳到地面，形成了地震。由于巖層的破裂往往是由一系列裂縫組成的

4、破碎地帶，整個破碎地帶的巖層不可能同時達(dá)到平衡，因此，在一次強(qiáng)烈地震（主震）之后，巖層的變形還將繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而形成余震。 </p><p><b>　　1.2 地震類型 </b></p><p>　　按其成因地震可以分為三種主要類型： </p><p>　　火山地震由于火山爆發(fā)，地下巖漿猛烈沖擊地面時引起的地面振動。這種地震釋放能量小，相對

5、來說影響范圍和造成的破壞程度均比較小。 </p><p>　　塌陷地震由于地表或地下巖層因某種原因突然造成大規(guī)模陷落和崩塌時引起的地面振動。此類地震不僅能量小，數(shù)量也少，震源極淺、波及范圍很小。 </p><p>　　構(gòu)造地震由于地殼運(yùn)動產(chǎn)生的自然力推擠地殼巖層，使其薄弱部位突然發(fā)生斷裂錯動。此類地震破壞性大、發(fā)生頻繁、影響面廣，約占破壞性地震總量的95%以上。 </p>&

6、lt;p><b>　　； </b></p><p>　　2.地震的破壞現(xiàn)象[1] [2] </p><p><b>　　2.1 地表破壞 </b></p><p><b>　　（1）地裂縫 </b></p><p>　　強(qiáng)震時，地表裂縫時常見的現(xiàn)象。它可分為兩種類型：一種

7、是由于地下斷層錯動延伸至地表的裂縫，稱為構(gòu)造地裂縫。另一種是在湖河岸邊、古河道上、陡坡及較厚的飽和松軟土層地區(qū)產(chǎn)生的地表裂縫。它一般規(guī)模較小，但數(shù)量較多，通常造成公路、房屋破壞。 </p><p>　?。?）地面下沉（震陷） </p><p>　　這種震害會造成地面結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，嚴(yán)重時可使成片的建筑物下陷。地面下沉多發(fā)生在巖溶洞、采掘的地下坑道以及在松軟而富于壓縮性的土層中。 <

8、/p><p><b>　?。?）噴砂冒水 </b></p><p>　　在地下砂層較淺、水位較高地區(qū)，地震時的強(qiáng)烈振動使地下水壓力急劇升高，并使含水粉細(xì)砂層液化，地下水夾著砂子經(jīng)地裂縫或土質(zhì)松軟的地方噴出。 </p><p><b>　?。?）滑坡 </b></p><p>　　在陡坡、河岸等處，在強(qiáng)烈

9、地震的搖動下常引起塌方、滑坡。 </p><p>　　2.2 建筑物的破壞 </p><p>　　按照其破壞形態(tài)及原因，可分為以下幾種類型： </p><p>　　（1）結(jié)構(gòu)喪失整體穩(wěn)定性 </p><p>　　結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接不牢、節(jié)點(diǎn)破壞及支撐失效等，使建筑物喪失整體穩(wěn)定性，從而發(fā)生局部或全部倒塌。 </p><p>

10、　?。?）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足而造成的破壞 </p><p>　　由于承重構(gòu)件的抗剪、抗彎、抗壓強(qiáng)度不足或變形能力不夠而發(fā)生破壞，以至造成建筑物喪失其使用功能。 </p><p>　　地基失效造成的破壞 </p><p>　　雖然建筑物上部結(jié)構(gòu)或構(gòu)件本身無損壞，但由于地基震陷或地基土液化而使建筑物傾斜甚至倒塌. </p><p><b>　

11、　2.3 次生災(zāi)害 </b></p><p>　　地震時，水壩、給排水管網(wǎng)、煤氣管道、供電線路以及易燃、易爆、有毒物質(zhì)容器的破壞，可造成水災(zāi)、火災(zāi)、空氣污染等災(zāi)害。這種災(zāi)害有時造成的損失更大，特別是在大城市和大工業(yè)區(qū)。例如在日本發(fā)生的里氏9.0級地震引發(fā)海嘯，并致使福島核電站的爆炸及放射性物質(zhì)的泄露造成大范圍區(qū)域不同程度的核污染。 </p><p>　　3.抗震設(shè)計的基本原則[

12、1] [5] </p><p>　　抗震設(shè)計要求結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性變形及吸能能力等方面有一種最佳的選擇，使其能夠經(jīng)濟(jì)地達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目的。到目前為止，人們對地震及結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的許多規(guī)律未完全認(rèn)識；抗震設(shè)計計算方法還不夠完善。要精確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震計算是困難的。人們在總結(jié)歷次地震災(zāi)害的經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)，合理的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，不能僅僅依賴于“計算設(shè)計”，更取決于良好的“概念設(shè)計”。 </p&g

13、t;<p>　　抗震設(shè)計應(yīng)盡可能遵循以下一些基本原則： </p><p>　　場地選擇宜選擇對建筑抗震有利地段，避開對建筑抗震不利地段，當(dāng)無法避開時，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?</p><p>　　地基和基礎(chǔ)設(shè)計 同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用樁基。當(dāng)?shù)鼗熊浫跽惩?、可液化土或?yán)重不均勻土層時，宜加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，以防止地震

14、引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。在地基穩(wěn)定的條件下，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)與地基的振動特性，力求避免共振影響。 </p><p>　　建筑和結(jié)構(gòu)的布局 無論在建筑平面或立面上，應(yīng)力求使質(zhì)量、剛度、延性等均勻、對稱、規(guī)整，避免突然變化，出現(xiàn)薄弱部位、薄弱層，從而引起過大的局部振動和應(yīng)力與變形的集中。 </p><p>　　4.幾種結(jié)構(gòu)型式的抗震設(shè)計[1] [4] </p><p>

15、;　　4.1 砌體房屋抗震設(shè)計 </p><p>　　多層磚房的破壞率比較高，然而在7度、8度、甚至在9度區(qū)，受到輕微破壞或者基本完好的也不乏其例。所以，經(jīng)過合理的抗震設(shè)防并保證施工質(zhì)量，砌體結(jié)構(gòu)房屋是具有一定抗震能力的。 </p><p><b>　　砌體結(jié)構(gòu)震害分析 </b></p><p>　　多層磚房的破壞規(guī)律及其原因大體有：房屋倒塌；

16、墻體破壞；墻角破壞；樓梯間的破壞；縱橫墻連接的破壞；樓蓋與屋蓋的破壞，以及附屬構(gòu)件的破壞。 </p><p>　　（2）多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般規(guī)定[3] </p><p>　　對于多層砌體結(jié)構(gòu)《建筑抗震規(guī)范》明確規(guī)定需滿足如下條件：房屋總高度和層數(shù)限制；房屋最大高寬比限制；房屋的結(jié)構(gòu)體系及平面布置；抗震橫墻的間距限制；房屋的局部尺寸限制； </p><p>　　

17、多層砌體房屋的抗震驗算 </p><p>　　對于多層砌體房屋，一般只考慮水平方向的地震作用，將水平地震作用分解為沿房屋兩個主軸方向分別進(jìn)行抗震驗算。計算樓層地震剪力在墻體間的分配，最后進(jìn)行墻體截面抗震承載力驗算。 </p><p>　　砌體結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施 </p><p>　　措施主要有以下幾方面：設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱及芯柱；現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁的設(shè)置；墻體間的連

18、接；樓、屋蓋的抗震構(gòu)造；樓梯間的抗震構(gòu)造等。 </p><p>　　4.2 鋼筋混凝土多層和高層房屋的抗震設(shè)計 </p><p>　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國多層和高層房屋最常用的一種結(jié)構(gòu)類型，通常分為：框架結(jié)構(gòu)，框架—抗震墻結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)。 </p><p>　?。?）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害分析 </p><p>　　多層和高層建筑中的幾種主要

19、震害特征：結(jié)構(gòu)平面不對稱產(chǎn)生的震害；結(jié)構(gòu)豎向剛度、強(qiáng)度不均勻產(chǎn)生的震害；防震縫不合理設(shè)置產(chǎn)生的震害；框架梁、柱及節(jié)點(diǎn)的震害；填充墻的震害；抗震墻的連梁和墻肢底部的震害。 </p><p>　?。?）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般規(guī)定[3] </p><p>　　《建筑抗震規(guī)范》給出了多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計的一般規(guī)定：抗震等級的劃分；房屋最大適用高度；區(qū)分規(guī)則結(jié)構(gòu)與不規(guī)則結(jié)構(gòu)；防

20、震縫；結(jié)構(gòu)布置等。 </p><p>　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一般步驟 </p><p>　　一般包括下列步驟：a. 確定結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)布置；b. 初步確定梁、柱、抗震墻截面及材料強(qiáng)度等級；c. 確定結(jié)構(gòu)地震作用； d. 抗震變形驗算及內(nèi)力分析； e. 荷載組合及截面設(shè)計； d. 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的抗震構(gòu)造措施 </p><p>　　我們在日常的設(shè)計中須結(jié)合《規(guī)范》及

21、自身經(jīng)驗合理地進(jìn)行抗震計算，采取正確的抗震構(gòu)造措施，使我們的建筑更加安全。 </p><p>　　[1] 李宏男 《建筑抗震設(shè)計原理》 中國建筑工業(yè)出版社1997.7. </p><p>　　[2] 黃世敏，楊沈等，《建筑震害與設(shè)計對策》中國計劃出版社2009.11. </p><p>　　[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中國建筑工業(yè)出社