浅析抗震的重要性以及设计意义

浅析抗震的重要性以及设计意义

摘要：

地震造成人员伤亡的直接原因是地表的破坏和建筑物、构筑物的破坏与倒塌。

据对世界上130余次伤亡较大地震灾害进行的分类统计表明，其中95%以上的伤亡是由于建筑物、构筑物破坏、倒塌造成的。因此，对各种建筑物、构筑物依法进行相应的抗震设防，使其在破坏性地震中不损坏、不倒塌，是避免人员伤亡的关键。

建筑结构抗震加固设计及安全施工措施在建设工程中的意义,非常重要!地震灾害防御是地震发生前应做的防御性工作。震害防御主要有工程性防御措施和非工程性防御措施。工程性防御措施是减轻地震灾害最主要的途径。

工程性防御措施是用工程的抗震设防和抗震加固来完成防御建筑物、构筑物遭受地震破坏，减轻地震灾害的措施。

我国对建设工程的抗震设防作了明确规定：新建、扩建、改建建设工程，必须进行抗震设防，达到抗震设防要求。一般工业与民用建筑建设工程，必须按照国家颁布的《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求，进行抗震设防。

重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程、核电站和核设施建设工程必须进行地震安全性评价，并根据经过国家和省级地震行政主管部门审定的地震安全性评价结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防。

建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计，并按抗震设计进行施工。已建成的重大建设工程、可能发生严重次生灾害的建设工程，有重大文物价值和纪念意义以及地震重点监视防御区的建筑物、构筑物，未采取抗震设防措施的，应当按照国家有关规定进行抗震性能鉴定，并采取必要的抗震加固补强措施。

关键词:抗震、设计、地震

地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城

市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。

地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。

一、建筑物破坏类型

汶川地震对建筑物的破坏虽然强烈，但仍表现出了破坏的不均匀性，可以说，即使是破坏非常强烈的地区也有较完好的建筑存在。调查表明，建筑物破坏的不均匀性有如下现象和可能成因。

1、地震与滑坡耦合造成的强烈破坏

事例：北川县城是最典型的事例，县城在地震中遭受了毁灭性破坏，但破坏也有不均匀性，其中破坏严重的范围之一是西城王家岩滑坡周围，滑坡摧毁了半个县城；另一处是禹龙北街东南边2000m一带的房屋被崩落滚石砸毁并成片倒塌。

成因探讨：滑坡和崩塌的破坏作用一种是直接砸毁或掩埋房屋，当房屋密集时倒塌的房屋可能砸毁邻近的房屋，产生多米诺骨牌效应；另一种是崩塌和滑坡体落在地上产生次级地震，这种次级地震对局部地方来说是很强烈的，而且次级地震的震动往往与主震的震动不协调。地震时，均匀摇动中的房屋并不一定会倒塌，但如果遇到不协调的冲击则很容易倒塌。

2、地基不均匀引起的建筑物不均匀破坏

在前面已经有所论述，如变形带及两侧不同程度的破坏。下面再列举一些事实进一步说明。

事例：北川县城紧靠禹龙北街东南边有一条宽浅的冲沟通向湔江，两边楼房向沟内及下游方向倾倒，第一层楼发生强烈挠屈，这种破坏的原因是，冲沟部位是土体最松软的地带，也是土体结构变化最快的地方。县城内有多幢房屋在地震中整体下陷。

3、斜坡带临空一侧建筑物破坏程度高

事例1：彭州市白鹿中学最“牛”教学楼西北边坡坎上的小宿舍楼靠坎一边破坏严重，呈梯形垮塌。另在白鹿中学东北边见到临空一侧的房屋成套倒塌，但靠里的房屋保存完好。

事例2：在汶川县映秀镇映秀大桥西南头东南边斜坡上也见到类似的房屋破坏型式，一栋红砖砌镶嵌白瓷砖的两层楼房在地震中临空一侧面对河流的前墙倒塌严重，后墙保存较完好。

成因探讨：以上说明，斜坡带临空一侧岩土的不均匀性，抗震动性能差，导致上部建筑物倒塌。

二、震结构体系设计

震结构体系是抗震设计应考虑的最关键问题，对安全和经济起决定性的作用，是综合的系统决策。体系的选择要符合抗震概念设计的几条基本原则。目前主要的抗震结构体系有：

1．多层砌体房屋。是以砌体（无筋砌体或配筋砌体）抗震墙为抗震结构体系，其中以横墙承重为主的结构体系较有利，承重横墙兼作横向抗震墙，纵向自承重墙作为纵向抗震墙，必要时也可以采用纵、横墙混合承重。

2．多层内框架房屋。指外墙为砖墙垛（或壁柱）承重，内柱为钢筋砼柱承重的房屋，适用于工艺上需要较大空间或使用上要求有较空旷的大厅的轻工厂房和民用公共建筑等。

3．底层框架砖房。底层要求有较大空间作商店、服务大厅等，上部则为隔墙较多的住宅或办公楼，是一种上下材料不同、强度和刚度不连续的结构体系，在抗震设计中有较严格的要求。

4．框架结构。多应用于多层及高层民用建筑和多层的工业建筑，建筑平面布置灵活，易于布置较大房间。但纯框架结构侧向刚度小，属柔性结构，故其层数和高度都受到一定限制。

5．框架－抗震墙结构。在多层和高层钢筋混凝土房屋的纵向和横向布置适当的抗震墙，并与框架结构形成框架－抗震墙协同工作的结构体系。在地震作用下层间位移比纯框架结构显著减小，故其建筑高度可以高很多。

6．抗震墙结构。是全部由纵、横抗震墙组成的结构体系，其抗震性能较好，在高

层住宅、公寓、旅馆等建筑中广泛应用。

国家在建筑抗震设计上要求，一般的民用建筑是要抗7度，及可抗6级地震，对一些超高层的建筑，必须要做地震安全性的评价，通过安全评价性去测试标准，以保证建筑达到基本抗震地区的要求。除了设计达标以外，施工的质量也是非常关键的，要有合规的设计，合乎要求的标准，合格的施工质量，几个方面做好了，才可以达到抗震的标准。

较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。在抗震设计中应注意以下方面。

1、抗震计算中的延性保证

从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求,且考虑了设计者的使用方便,采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式,只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。

综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。

2、构造措施上的延性保证

四川大地震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。

在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,