提高建筑抗震性能的方法

提高建筑抗震性能的方法

导言

近年来地震频发，这不仅威胁到人们的人身安全，也是对建筑安全的考验。如何提高建筑的抗震性能，我们应从以下几方面着手。

抗震材料

从建筑材料的角度来看，抗震建筑材料必须具备轻质、高强、高韧等特性，如木、轻钢、钢、钢筋混凝土、复合材料等。

记忆合金SMA棒材钢筋

记忆合金镍/钛棒——目前此项材料已应用在西雅图一项桥梁建设中，由内华达大学，华盛顿州交通运输部和联邦公路管理局合作建造。利用形状记忆合金的伪弹性性能和动阻尼特性，形状记忆合金可用于被动控制结构中，起到抗震的作用。另外还应用于结构振动的主动阻尼控制等。

可弯曲的混凝土复合材料

这种复合材料是在二十世纪九十年代由美国密歇根大学的教授Victor Li和其团队首先提出来的，引发世界建材行业高度关注。

在地震实验室测试中，使用记忆合金镍/钛棒和可弯曲的混凝土复合材料建造的桥梁柱在强度达到7.5级的地震后可恢复到其原始形状。

加气混凝土

加气混凝土是一种优良的新型建筑材料，具有以下优点：①重量轻；②保温隔热性能好；③强度高；④抗震性能好；⑤加工性能好；⑥具有一定耐高温性；

⑦隔音性能好；⑧有利于机械化施工；⑨适应性强。

活性粉末混凝土（RPC）

活性粉末混凝土是继高强、高性能混凝土之后，出现的一种力学性能、耐久性能都非常优越的新型建筑材料。它具有超高的力学性质，优异的耐久性，较低的收缩和徐变性能，具有抗震性能。

钢纤维混凝土

钢纤维混凝土是在普通混凝土土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种

新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。

轻钢

轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的“板肋结构体系”，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。国内钢铁企业如昆钢可提供全系列抗震钢材。

木结构

以日本为例，其民居多是木结构，抗震性能较好。木结构是一种柔性结构，在房屋承受地震作用引起的晃动时，木结构可以更好地释放力量。因此木结构房屋更不容易散开和松动。

近年来，日本采用新技术，将建筑用的木材废料进行收集，加入聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，做成新型的木制材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出新型的建筑材料，以代替传统实木。这种材料的建筑既安全抗震，又节省能源。

橡胶

橡胶是一种良好的抗震材料。建筑物中央部分使用积层橡胶，当裂度为6的地震发生时，建筑物的受力可减少至1/2。橡胶既能保护木材不受潮，也能在地震中起到缓冲的作用。

钢木复合梁（轻型H钢+集成木材）

钢木复合梁，交叉连接，以及与独立柱子之间的连接，所使用的钢制镀锌销拴，抗震效果非常好。

最下层为钢筋混凝土基础，往上为木方柱，再往上就是钢木复合梁。钢材和木材本身都是柔性材料，复合在一起，钢抗拉，木抗压，效果非常好。

碳纤维复合材料

碳纤维主要是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量等综合指标在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量等要求严格领域，碳纤维复合材料都是颇有优势。

抗震方面，楼板采用粘贴碳纤维加固法。碳纤维复合材料加固混凝土结构，主要是利用纤维抗拉的高强度、高弹性模量、高应变性能及利用改性环氧树脂类胶结材料，使碳纤维与混凝土结构产生良好的黏结性，加固补强原结构受拉纵向钢筋和受剪、抗扭箍筋的不足，从而提高结构抗弯、抗剪、抗扭承载力。

碳纤维材料

建筑师隈研吾采用混合碳纤维材料对一座办公楼进行改造。如上图，这是世界上第一座使用碳纤维加固的具有抗震功能的商务办公楼。

绿色高韧性水泥基复合材料

绿色高韧性水泥基复合材料适用于抗震建筑和外墙维修。绿色高韧性水泥基复合材料在传统混凝土物料中，加入纤维聚乙烯醇，使其具备延性，控制裂缝不易张开，达到提高抗震性能和防止钢筋生锈两大好处。梁坚凝指新材料的耐用性比一般混凝土高2~3倍。

抗震施工

建筑抗震鉴定

1、建设工程达到设计使用年限需要继续使用的，或者改变原设计使用功能，可能对抗震性能有影响的，应进行抗震性能鉴定。

2、已经建成的下列建设工程，未采取抗震设防措施或者未达到现行抗震设防标准，且未列入拆除、改造计划的，应进行抗震性能鉴定：

（1）重大建设工程；

（2）可能发生严重次生灾害或者可能影响抗震救灾、避难疏散的建设工程；

（3）地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建设工程；

（4）具有重大历史、科学、艺术价值或者重要纪念意义的建设工程；

（5）学校、医院、幼儿园、体育馆、剧场、展览馆、百货商场、办公楼等人员密集的公共建筑。

3、建设工程所有权人应当委托具有相应资质等级的设计单位进行抗震鉴定。需要进行检测的，设计单位应当委托具有资质的工程质量检测机构。

4、抗震鉴定结果应当对建设工程是否需要进行抗震加固和是否存在严重抗震安全隐患作出判定。

建筑抗震韧性评价

实际工程中，应对拟建房屋建筑和已建成的房屋建筑进行建筑抗震韧性评价。建筑抗震韧性评价主要包括以下几点内容。

1、集成评价对象的有效建筑信息，包括结构构件和建筑非结构构件的种类、数量、材料、几何尺寸，设备的种类、数量、安装方式等；

2、建立评价对象的结构模型，对于已建成建筑，宜进行振动测试，依据测试结果进行模型修正，并在给定地震水准下进行弹塑性时程分析；

3、由弹塑性时程分析结果中提取工程需求参数；

4、根据工程需求参数，结合结构/非结构构件易损性数据库，确定评价对象所包含的全部构件的损伤状态；

5、根据评价对象全部构件的损伤状态，评估其在给定地震水准下的修复时间、修复费用和人员损失；

6、根据评价对象在给定地震水准下的修复时间、修复费用和人员损失指标，综合评价其抗震韧性等级。

建筑抗震加固技术

【抗震技术】