地震帶建筑的防震措施及施工安全

董勇

（鄭州恒基建設(shè)監(jiān)理有限公司，河南 鄭州 450000）

1 我國主要地震帶的分布狀況

地震帶指地震集中分布的地帶。在地震帶內(nèi)震中密集，在帶外地震的分布零散。地震帶常與一定的地震構(gòu)造相聯(lián)系。地震帶內(nèi)的地震活動(dòng)在時(shí)間分布上是不均勻的，地震帶內(nèi)顯示的各種不同的地震活動(dòng)性與該地帶地殼介質(zhì)性質(zhì)、構(gòu)造形式和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱有關(guān)。

我國位于世界兩大地震帶與環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，中國地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、震源淺，分布廣，是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國家。1900年以來，中國死于地震的人數(shù)達(dá)55萬之多，占全球地震死亡人數(shù)的53%；1949年以來，100多次破壞性地震襲擊了22個(gè)省自治區(qū)、直轄市），其中涉及東部地區(qū)14個(gè)省份，造成27萬余人喪生，占全國各類災(zāi)害死亡人數(shù)的54%，地震成災(zāi)面積達(dá)30多萬平方公里，房屋例塌達(dá)700萬間。中國地震主要分布在五個(gè)區(qū)域：臺(tái)灣地區(qū)、西南地區(qū)、西北地區(qū)、華北地區(qū)、東南沿海地區(qū)和23條地震帶上。由于地震帶的分布對(duì)于建筑的安裝質(zhì)量安全有很大的影響，在設(shè)計(jì)施工之前必須科學(xué)分析這些方面的因素。近期發(fā)生的汶川大地震給了我們整個(gè)社會(huì)很大的反思。由于在我國特別是汶川地區(qū)沒有重視這些方面的因素，在地霞中因?yàn)榻ㄖ顾斐闪舜罅康娜藛T傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2 地震帶建筑質(zhì)量安全保障和技術(shù)實(shí)現(xiàn)

國家有關(guān)法律和當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門對(duì)建筑的防震有著嚴(yán)格的規(guī)定，執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)與建筑防震安全有著指導(dǎo)作用。對(duì)于建筑質(zhì)量安全本身來講，如何利用防震技術(shù)來提高質(zhì)量，保證建筑的質(zhì)量達(dá)到或者超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是關(guān)系建筑使用者生命財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)鍵。國外和國內(nèi)在經(jīng)歷了多年的深入的研究，實(shí)踐，積累了豐富的技術(shù)手段和經(jīng)驗(yàn)。某些抗震技術(shù)已經(jīng)在一些地震和伴生地質(zhì)災(zāi)害中得到了驗(yàn)證。

2.1 建筑構(gòu)造與防震

建筑構(gòu)造學(xué)是研究建筑物的構(gòu)成、各組成部分的組合原理和構(gòu)造方法的學(xué)科。建筑結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑物并為使用功能提供空間環(huán)境的支承體，承擔(dān)著建筑物的重力、風(fēng)力撞擊、振動(dòng)等作用下所產(chǎn)生的各種荷載；同時(shí)又是影響建筑陶造、建筑經(jīng)濟(jì)和建筑整體造型的基本因素。為了防止建筑物在使用過程中受到各種人為因素和自然因素的影響或破壞，必須研究下述問題，許采取安全措施，如建筑防火、建筑防震建筑防爆、建筑防塵、建筑防腐蝕、建筑輻射防護(hù)、建筑弄蔽、地下室防水、外墻板接縫防水以及變形縫等。

2.2 實(shí)用抗震技術(shù)

地震使建筑物搖晃倒塌的原因，是由于建筑物直接固定在地基上的緣故。當(dāng)?shù)卣鹉芰總飨蚪ㄖ飼r(shí)轉(zhuǎn)變成建筑物的振動(dòng)能。支柱和墻壁一旦吸收這種振動(dòng)能就會(huì)遭到破壞。如果使建筑物脫離地基，即使地基搖晃建筑物也不會(huì)搖動(dòng)，免震抗震技術(shù)就是使用免震裝置吸收所有振動(dòng)能的技術(shù)，阻止地震力進(jìn)入建筑物，即使進(jìn)入也要把它限制在最小的程度。首先把建筑物與地基隔開，然后插入免震裝置。

鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑；同時(shí)高強(qiáng)度鋼材應(yīng)運(yùn)而生，在建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計(jì)建造可說是同步前進(jìn)。而且由于鋼材本身的柔韌性比鋼筋混凝土要優(yōu)越的多，所以在建筑中，特別是廠房和高層建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于提高建筑的防震有很好的效果。

2.2.1 免震抗震裝置

免震裝置就是吸收結(jié)構(gòu)和抗震結(jié)構(gòu)的組合物。吸收結(jié)構(gòu)是由薄鋼板與天然橡膠重合制成的，通常用于支撐建筑物的重量。吸收結(jié)構(gòu)如果僅僅是橡膠，其垂直方向會(huì)顯得松軟，加鋼板后起堅(jiān)固壓重作用。橫向柔軟，比重適宜。在吸收結(jié)構(gòu)的中心加進(jìn)了鉛芯和鉛塞。鉛塞的功能主要是把地震的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能，以阻止震動(dòng)傳向建筑物。吸收結(jié)構(gòu)起著緩沖力的作用，將地震作用力減至約1/7，同時(shí)從第一層到樓頂?shù)恼穹不静蛔?。在抗震壁的下段安裝鐵板箱，從上段吊下來的鐵板嵌入到鐵板箱中，在其間隙處注入高粘度流體，當(dāng)?shù)卣鹪斐山ㄖ锘蝿?dòng)時(shí)，粘性液體能起減振的作用。配合使用上述的抗震結(jié)構(gòu)，不僅能減少水平振動(dòng)而且也能減少垂直振動(dòng)，對(duì)減輕地震動(dòng)能發(fā)揮很好的效果。吸收結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度非常驚人，其縱向支撐能力的強(qiáng)度是混凝土支柱的5倍。其水平方向的柔軟程度是以往建筑物的100倍。橡膠不僅不危險(xiǎn)反而非常安全。為了調(diào)查免震建筑物的抗震性能，人們?cè)诮ㄔ斓拿庹鸾ㄖ镏邪惭b了地震觀測系統(tǒng)。一般情況下免震結(jié)構(gòu)的建筑成本高于一般樓房5%-10%，但增加了安全感，目前世界上最高的防震樓在日本，這座樓高14層，地下2層，高約80m。建筑物各樓層的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)架由170張抗震壁組成。裝有超塑性橡膠減震器，可使建筑物的振動(dòng)衰減常數(shù)達(dá)到20%。

2.2.2 安裝智能摩擦阻尼器

結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是土木工程領(lǐng)域研究十分活躍的一個(gè)分支，為了減小高層建筑在地震作用下的響應(yīng)，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置摩擦阻尼器.智能摩擦阻尼器發(fā)揮耗能作用的前提是阻尼器的摩擦副隨層間位移的變化產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，即層間相對(duì)速度不能為零的情況下摩擦力才會(huì)做功，將上述高層建筑簡化為剪切型模型后，用序列最優(yōu)控制算法求解得到的阻尼器最優(yōu)正壓力對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制，控制的仿真過程通過Matlab語言編程實(shí)現(xiàn)。采用序列最優(yōu)控制算法后，結(jié)構(gòu)底層的層間位移響應(yīng)峰值比未安裝阻尼器時(shí)降低了約45%，頂層的層間相對(duì)位移則減小了約85%，這樣將有效地防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過大變形。

2.2.3 抗震裝置其他應(yīng)用

抗震裝置也可用于增固舊樓，例如，用千斤頂頂起樓房，把原來的支柱去掉，插上抗震裝置即可。美國已開始實(shí)施這一技術(shù)加固舊樓房?？筛鶕?jù)現(xiàn)有建筑物的條件施工，一些古老的建筑也可以采用這一技術(shù)加固。

3 地震帶建筑安全施工的安全

在地震發(fā)生時(shí)，由于施工操作的特殊性，對(duì)于施工人員設(shè)備在建筑施工安裝時(shí)的安全也有相應(yīng)的要求，在5.12汶川地震中，許多的施工人員因?yàn)榻ńㄖ牡顾驮O(shè)備的突然損毀失去了生命，比如塔吊駕駛員，由于塔吊的鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)受不起地震的震動(dòng)而倒塌，造成塔吊駕駛?cè)藛T和地面人員的傷亡。

和一般的地震安全防范措施相比，建筑施工安全的保障有自身的特殊性。但是，首先要做好地震的預(yù)報(bào)工作，雖然地震的預(yù)報(bào)還是一個(gè)世界難題，但是地震來臨之前有很多預(yù)兆，比如地磁的變化，動(dòng)物的異常表現(xiàn)等等。

其次，在地震帶的建筑工程，要在平時(shí)注意保持緊急疏散通道的暢通和相關(guān)救災(zāi)物資的儲(chǔ)備，如消防和醫(yī)療急救設(shè)備，以便在發(fā)生地震之后及時(shí)開展自救。

最后，加強(qiáng)建筑施工安全的監(jiān)理和監(jiān)督工作，完善制度，建立事故應(yīng)急救援體制，落實(shí)相關(guān)措施，加強(qiáng)對(duì)施工人員的教育和宣傳等。

4 結(jié)論

我國地震活動(dòng)頻度高，地震災(zāi)害對(duì)于建筑施工安全有很大的影響。由于對(duì)于地震的預(yù)報(bào)和防治的技術(shù)能力有限，在地震帶建筑安全中，充分考慮地質(zhì)因素，依照國家標(biāo)準(zhǔn)，采用各種科學(xué)的手段，加強(qiáng)管理和監(jiān)督，完全可以實(shí)現(xiàn)提高建筑抗震能力的目標(biāo)，減少施工人員的傷亡，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

[1]馬松雯，田立臣，董殿江.中國古建筑工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系研究.職業(yè)技術(shù)，2010,(01):46.

[2]杜創(chuàng).預(yù)應(yīng)力混凝土框架的抗震措施研究.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,(01):10-12.

[3]羅發(fā)強(qiáng).某舊教學(xué)樓的抗震加固措施與設(shè)計(jì)探討.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，(04):193.