民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震理念設(shè)計(jì)

鮑玉龍,王航

摘要 地震具有不可預(yù)知性和不可抗拒性，當(dāng)超過(guò)一定烈度后，會(huì)對(duì)地震區(qū)內(nèi)的建筑物造成毀滅性的破壞，對(duì)人身安全造成威脅。為了使建筑物能夠減輕地震造成的危害，重視抗震設(shè)計(jì)是主要措施。我國(guó)民用建筑的主要結(jié)構(gòu)形式有鋼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)，建筑的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)具體類型來(lái)確定，民用建筑抗震還要注重地基的選擇、平面設(shè)計(jì)、選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式、提高施工質(zhì)量和多道設(shè)防等方面。此外通過(guò)研究發(fā)展新的抗震設(shè)計(jì)方法，使我們做到更加科學(xué)的防災(zāi)減災(zāi)。

關(guān)鍵詞 民用建筑；抗震設(shè)計(jì) ；地震災(zāi)害

中圖分類號(hào)TU24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）43-0039-02

0 引言

民用建筑包括非生產(chǎn)性的民用建筑和公共建筑，是我國(guó)建筑的主要形式。民用建筑與人們的生活居住密切相關(guān)，是日常生活中經(jīng)常使用的建筑形式，研究民用建筑的抗震設(shè)計(jì)，提高建筑物的抗震性能，是防災(zāi)減災(zāi)工作的重要內(nèi)容?，F(xiàn)在就民用建筑的抗震設(shè)計(jì)提出自己的一些思考。

1 地震對(duì)建筑的破壞作用

地震是地殼中板塊發(fā)生頂撞，錯(cuò)動(dòng)，斷裂產(chǎn)生的震動(dòng)的一種自然現(xiàn)象。我們無(wú)法準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)在何時(shí)、何地發(fā)生多大的地震，也不能阻止它的發(fā)生，但我們可以粗略的將地震產(chǎn)生破壞作用分為3類：1）地層錯(cuò)位，地面開裂；2）地基液化，地陷或滑坡；3）地面振動(dòng)。由于地震作用的隨機(jī)性和復(fù)雜性，建筑物的地震破壞機(jī)理非常復(fù)雜，存在著許多不確定及模糊因素。在5·12汶川地震中，許多建筑物倒塌的原因就是因?yàn)閷?duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不重視，比如建筑物選址不當(dāng)，施工質(zhì)量不高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理及抗震構(gòu)造措施設(shè)置不合理等原因。

2 我國(guó)民用建筑的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)與防震

目前我國(guó)的民用住宅建筑主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：鋼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)。下面分別介紹這4種建筑結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式及其在抗震性能方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)民用建筑

鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑工程中較普通的結(jié)構(gòu)形式之一，它具有結(jié)構(gòu)重量輕、強(qiáng)度高、自重輕等優(yōu)點(diǎn)。而且鋼結(jié)構(gòu)體系用于住宅建筑可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的延性好、塑性變形能力強(qiáng)，具有優(yōu)良的抗震性能，在低烈度地震作用下一般不受破壞，在遭遇較高烈度地震災(zāi)害的情況下，鋼結(jié)構(gòu)也能夠避免建筑物的倒塌性破壞，大大提高了住宅的安全可靠性，故是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。但由于鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)高，耐火性差等原因，目前應(yīng)用不是很廣泛。

2.2 框架結(jié)構(gòu)民用建筑

框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu)，即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過(guò)程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。由于空間分隔靈活，自重輕，節(jié)省材料，抗震性能較好?？蚣艚Y(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，在結(jié)構(gòu)平面布置上除了布置了框架還增加了部分剪力墻，這種結(jié)構(gòu)吸取了各自的長(zhǎng)處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側(cè)力性，這種結(jié)構(gòu)有利于抵抗地震產(chǎn)生的水平荷載，使結(jié)構(gòu)更有利于抗震。

2.3 砌體結(jié)構(gòu)民用建筑

多層砌體房屋是我國(guó)最主要的民用建筑，它占我國(guó)農(nóng)村與城鎮(zhèn)的幾乎全部房屋，是量大面廣的典型建筑物，多層砌體房屋一般為3層~7層，還有部分砌體房屋帶有一定數(shù)量的鋼筋混凝土梁、柱和墻，形成所謂的內(nèi)部框架房屋，底層框架磚房。由于多層砌體房屋多數(shù)為小開間房屋，內(nèi)墻很多，故具有較大的抗側(cè)力剛度。但砌體是脆性材料，變形能力很小，很容易開裂，可能對(duì)內(nèi)裝修造成破壞。在跨度開間較大的墻體，樓梯間等結(jié)構(gòu)抗震能力較弱的部位和構(gòu)件，地震作用下墻就會(huì)易出現(xiàn)剪切型交叉裂縫，還常常出現(xiàn)局部塌落。

2.4 磚木結(jié)構(gòu)民用建筑

磚木結(jié)構(gòu)指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或砌塊砌筑，樓板、屋架等用木結(jié)構(gòu)。主要在偏僻的廣大農(nóng)村中存在，由于這種結(jié)構(gòu)建造簡(jiǎn)單，材料容易準(zhǔn)備，費(fèi)用較低。但磚木結(jié)構(gòu)的砌筑砂漿強(qiáng)度低且縱橫墻連接不牢，整體性差，抗震性能不好，在六七度地震時(shí)即破壞。

3 民用住宅建筑的抗震基本要求

在地震作用下，建筑的破壞過(guò)程是復(fù)雜的，20世紀(jì)70年代以來(lái)，人們提出了“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”。所謂“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。這個(gè)設(shè)計(jì)原則強(qiáng)調(diào)了抗震概念設(shè)計(jì)的重要性，在汶川地震中，房屋建筑的破壞大都是由于不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工。為此，在抗震設(shè)計(jì)施工中必須遵循以下原則：

1）地基選擇。許多村鎮(zhèn)建筑多數(shù)不搞地質(zhì)勘探，而是憑借經(jīng)驗(yàn)選擇建筑物地基，存在必要的巖土勘測(cè)資料或資料不全的問(wèn)題，因此軟弱下臥層的具體位置及范圍很難確定, 相應(yīng)的基礎(chǔ)加牢的位置及范圍多是憑借經(jīng)驗(yàn)處理, 導(dǎo)致樓房出現(xiàn)不均勻沉降，墻面開裂等問(wèn)題。《房屋抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，作出綜合評(píng)價(jià)。宜選擇對(duì)抗震有利地段，避開不利地段，無(wú)法避開時(shí)，應(yīng)采取有效措施；不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑；

2）平面設(shè)計(jì)。建筑的平面布置盡可能設(shè)計(jì)成規(guī)則的多邊形，盡可能對(duì)稱，不設(shè)置凸起部分或凹進(jìn)部分，樓梯間也盡可能對(duì)稱布置；

3）選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。一個(gè)結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采用同種結(jié)構(gòu)體系，剛度布置需均勻。汶川地震時(shí)有一處別墅的破壞就是因?yàn)榈讓咏Y(jié)構(gòu)采用了一半采用磚墻落地承重，一半采用鋼筋混凝土承重，造成平面剛度和豎向剛度都發(fā)生突變，地震來(lái)臨時(shí)受力不均產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞；

4）提高施工質(zhì)量，杜絕偷工減料、以次充好的現(xiàn)象；

5）多道設(shè)防。根據(jù)建筑物所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度設(shè)置兩道以上的防線，以限制地震作用的破壞，使建筑物達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三級(jí)水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)。

4 結(jié)論

汶川、玉樹及今年的云南地震都造成了大量的房屋倒塌及人員傷亡，但也給了我們寶貴的抗震經(jīng)驗(yàn)，并且對(duì)災(zāi)后重建的民用住宅建筑的抗震性能提出了新的要求。本文只是從抗震方面進(jìn)行了粗略的探求，時(shí)代在不斷發(fā)展，出現(xiàn)了新的抗震理念，如在工程結(jié)構(gòu)中采用隔震減振措施來(lái)“隔”震的思想得到了人們的很大的關(guān)注。為了提高建筑物的抗震性能，我們需要保證民用建筑按規(guī)定抗震設(shè)防，并不斷研究發(fā)展新的抗震設(shè)計(jì)方法，做到更加科學(xué)的防災(zāi)減災(zāi)。

參考文獻(xiàn)

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