提高建筑结构抗震能力方法

浅谈提高建筑结构抗震能力的方法

摘要:地震对人类带来的惨重灾难,地震是一种破坏性极大的自然灾害,主要是由对建筑物的破坏引起。为此,提高建筑结构抗震能力,是建筑结构设计和施工时均值得深入思考的问题。文章从分析地震对建筑结构破坏的原理出发,深入探究影响建筑结构抗震能力的主要因素,并试图提出提高我国建筑结构抗震能力的可行性建议。

关键词:地震建筑结构抗震能力

中图分类号:tu352.11 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2011)06(b)-0037-01

在世界各地有很多国家都处在地震板块上,我国是一个地震多发国家,地震对我国经济建设、人民的生命财产安全都有着巨大的破坏性。地震中,建筑物的倒塌与破坏是造成灾害的最主要原因,建筑结构在地震中的破坏程度,基本决定了震害的严重程度。因此,提高建筑结构的抗震能力,尤其是提高建筑结构抗倒塌能力,有效减少

和避免地震造成的灾害,是值得结构设计师深思的问题。

1 地震对建筑结构产生破坏的原理

地震时产生的地震波首先在地下传播引起强烈的地层运动,然后通过地层运动将地震力传递给建筑物的上部结构,引起建筑物倒塌。地震波有纵波、横波和面波三种传播方式,纵波最先传递到地面,它是推进波,表现为上下振动的形式,对建筑结构的破坏性不大;继而到达地面的是横波,它是剪切波,表现为水平振动的形式,对建

筑结构的破坏性较纵波强;最后到达地面的是由纵波与横波相遇后所形成的混合波,我们称之为面波,其波长大,振动强,破坏性最大。当面波到达地面后,使得建筑物下部发生剧烈震动,再加之建筑结构本身的自重加速度的综合作用,使得面波及建筑物自身的重力形成了不定向的巨大合力,这一合力的巨大冲切作用会导致建筑结构的瞬时突然坍塌。

2 建筑结构抗震能力的主要影响因素

(1)建筑结构的原材料。地震对建筑结构的破坏作用与建筑结构的质量大小成正比。也就是说,在相关条件一致的情况下,建筑结构质量越大,地震产生的破坏作用越大;反之,则震害越小。因此,在建筑结构中的墙体、隔断、框架、围护墙、楼板及屋面构件中,我们往往采用能显著改善抗震性能的轻质材料,诸如硅酸盐砌块、多孔砖、加气混凝土板、陶粒混凝土、瓦楞铁空心塑料板材等。

(2)建筑结构的施工质量。施工质量是影响结构抗震能力的一个不容忽视的重要因素,它对建筑结构的影响是极其深远的。在整个施工过程中,任何一个环节,都可能对建筑结构的抗震性能造成重要影响。

(3)建筑结构的设计。在建筑结构的抗震设计中,要确保结构平面布置时结构的刚心和质心相重合,以避免或减小地震所产生的扭转效应;平面布置不规则的建筑结构,要注意偏离结构刚心远端抗震墙或框架柱承载力的验算。此外,建筑立面应尽量避免头重脚轻,以减小地震带来的鞭梢效应的影响。

(4)建筑结构的场地选择。地震对建筑物的破坏,情况各异,其中之一则为建筑工程场地选择不当造成的,比如地震时由于山崖崩塌、地层陷落、断层错动、河岸滑坡等地面严重变形所造成的建筑物坍塌。针对此种情况,在选择建筑场地时,首先要详细勘察地形、地质,选择对抗震有利的地段。

3 提高建筑结构抗震能力的措施

3.1 提高建筑结构抗震能力的设计措施

(1)总体设计理念:要确保建筑结构良好的抗震能力,在对建筑物进行结构设计时,要尽量选用体形简单、规则、平面对称、抗侧向力的体系刚度与承载能力变化连续以及质量变化相对均匀的设计方案。

(2)场地挑选:建筑物的选址对于建筑结构的抗震能力有极大影响,它是影响建筑结构抗震性能的主要外部因素。因此,在挑选建筑场地时要做好勘测工作,充分考虑周围地区的地形地貌、地质状况,选择有利于建筑抗震的场地,尽量避免生态脆弱、地震活动断层和易发生山体滑坡、洪涝灾害、崩塌等地质灾害的地方。为确保安全亦应该避开或采取控制用地的方式,未雨绸缪,防患于未然。

(3)建筑结构的局部加强措施:前面我们分析了地震对建筑结构产生破坏的原理,根据其原理,首先到达地面的是地震纵波,纵波使得建筑物上下震动,导致建筑物骨架与连接构件之间的连接部位成为遭受破坏的薄弱环节,当地震横波传递至地面并作用于建筑结构时,这些薄弱环节随即遭到破坏,导致建筑结构立时坍塌。因此,在

进行建筑结构设计时,要确保主体结构与其他构件(楼板、后砌墙及其他附属构件)之间的连接可靠,牢固;传力途径明确;截面形式合理。要达到这个目的,必须在设计时从理念上和思想上高度重视,对建筑主体与其它构件之间的连接、框架结构与后砌墙之间的连接等认真研究,进行合理设计。这在设计或施工上都没有太大的难度,却能尽量减小地震所带来的财产及生命安全损失。

2.2 抗震材料及技术的应用与研究

(1)选择具有良好抗震性能的材料:使用不同建筑材料的建筑结构,其抗震能力不同。在我国的地震多发地段,在综合分析和考虑了防火、保暖等各种因素的前提下,应该在建筑结构中尽量选用有较好的抗震性能的钢结构、轻型复合材料及木质结构等建筑用材料,以提高建筑结构的抗震能力。

(2)研究并应用抗震新技术:在建筑结构抗震能力研究中,要从实践出发,以科学为指导,积极大胆探索抗震新理念、新技术,这是我们战胜地震灾害的最可行、最有效的新途径。传统的我们采用刚性抗震的思想理念,此种理念以加大建筑结构的面积为出发点,这种抗震理念,效果甚微;而柔性抗震理念,即以选用柔性材料进行隔震、消能为出发点的新理念、新技术,却能大大提高建筑结构抗震效果。这些新技术包括如:“房屋隔震消能新技术”及“房屋减震控制新体系”(这是我国地震研究专家周福霖院士多年研究出来的新成果);在建筑结构的地基和基础之间加防震胶垫来减缓地震力的冲击的柔性隔震新技术;消能技术,即:将建筑结构的一些非承重

部分设计成消能杆件,或者在建筑结构的某部位安装消能装置以消耗或削减建筑震动能量。除此之外,还可基于柔性抗震新理念,研究配置新型建筑物抗震材料,例如,在砖、石、混凝土等传统脆性破坏材料中添加颗粒级配适宜、配合比适当的硬质橡胶颗粒,以此来改善建筑结构的抗震能力。

2.3 把好施工质量关

除建筑物结构设计方面的因素外,建筑结构的施工质量也是确保抗震能力的重要因素,良好的施工质量能够保证建筑物的各项性能包括抗震性能。施工中,施工单位须严格按照工程设计要求和施工技术标准,严格遵守相关法律法规及工程设计图纸进行施工。有关工程监理单位和监管部门,须对施工过程整体把握,注意细节,严格把关,确保建筑结构及质量符合抗震御险的要求。

4 结语

随着科技的发展,研究的深入,人类对地震的认识也不断加深,但目前人类尚无法阻止地震的发生,也无法完全精确预报地震的发生。为此,现阶段我们应该从如何提高建筑结构的抗震能力出发,寻求减轻地震灾害的有效途径。

参考文献

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