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不同建筑如何抵御地震

作者：鋼結構網    
時間：2012-07-04 09:01:36 [收藏]
地震來臨，房倒屋塌，人員傷亡，這是每次強震來臨時都要遇到的問題，那么面對無法預知的地震，建筑如何防范呢？“避讓原則”是建筑抗震的第一原...
    關鍵詞：建筑抵御地震 鋼結構抗震
     地震來臨，房倒屋塌，人員傷亡，這是每次強震來臨時都要遇到的問題，那么面對無法預知的地震，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口子，因為這是應力集中的部位，從這里容易撕開。試想，如果把建筑工程建在地震斷裂帶上，一旦地震發生，后果將不堪設想，這樣的建筑并不是用技術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活動斷裂帶。據了解，目前，新建房屋在動工之前，建設部門都要求開發商聘請專業的地質勘測部門對這塊土地進行地質災害評估，如果有地質災害，就不能在這里建房。

          不過，避開斷裂帶不意味著不能在斷裂區蓋房子，中國地質科學院地質力學研究所譚成軒告訴記者，在兩條斷裂帶之間建房并沒有問題，猶如馬路上下行車道間的“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斷裂帶，要求建筑避讓在200米以外。

          據了解，北京奧運會主場館——鳥巢、水立方等的規劃建設就是一個很好避讓活動斷裂帶的例子。北京奧運公園場址位于黃莊-高麗營活動斷裂帶附近，在地質人員對這條斷裂帶的準確位置、寬度和斷裂活動進行仔細勘查后，采取了避開活動斷裂帶的辦法，安全性得到了保證。

          磚混結構抗震還是“差點勁”

          “原則上來講，不論是什么類型的建筑，只要根據《建筑抗震設防分類標準》，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苗啟松表示，“不過就建筑結構和材料本身，確實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，簡單說，就是磚塊加預制板的組合。而磚塊受到震動時，磚縫之間的灰漿就瓦解了，建筑物隨之倒塌。這類房屋幾乎沒有任何的抗震能力，在汶川地震中被夷為平地的多是這種結構材料的。

          不過這樣的房屋也不是完全無藥可救。一個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，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年初就開始對現有中小學、幼兒園，以及醫院等公共建筑進行抗震加固大修，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，而學校、醫院由于開間面積比較大，本來支撐就少，承載能力相對較弱，如果樓層過高，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，磚混結構已經不是新建建筑的優先選擇了。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，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建筑，比如寫字樓，還有一些醫院、學校，因為這些建筑的開間都比較大，沒有那么多承重墻。由于框架結構可以被認為是“組裝式”的，方便產業化生產，不但對環境影響小，還可以節省大量人工費用和時間。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看，磚混結構建筑確實損毀比較嚴重，不過這是由于大多數建筑沒有按照抗震設計標準建造或者加固造成的。事實上，我們還發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。

          苗啟松在汶川地震廢墟現場曾看到一個框架結構的建筑，一層是大商場，樓上是住宅，由于骨架造得太細，樓層又多，地震中，整個一層都已經不見了。“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不菲，一般而言主要是新建城市重點建筑工程，尤其是超高層或者跨度非常大的建筑。以北京奧運會為例，鳥巢、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量有保障的情況之下，否則整個結構性能就會受到很大影響，地震的時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量還不能完全保證。”他坦言，“我們急需一批有良好技術素養的產業工人。”

          另類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，其實性能差別并不大，如果必須比較，那么塔樓的長寬比例比較小，兩個方向上的受力會相對均勻一些。

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

          “那些另類建筑，即使在設計和建造上花再多的錢去提升抗震性能，當地震來臨時也比不過那些規規矩矩的建筑來得穩當。”苗啟松說，在建筑設計中講究的是概念設計，這是一個非常完整并且全面的設計過程，所有創意、想法最終需要統一到理性思維。“而過于怪異的建筑在概念設計上，就不滿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，設計保守一點，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撐子，當地震來臨時，這部分結構會先吸收地震釋放的能量，即使破壞了，也不會影響整座建筑的穩定。盤古七星大樓就應用了這項技術。

          不過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，唐山一所學校已經使用了該技術。“近來幾次4級左右的地震，在那樣的建筑里根本不會有任何的感覺。”據了解，該技術會讓建筑造價高出10%左右。 
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