建筑工程抗震措施

劉會(huì)強(qiáng)

引言：隨時(shí)社會(huì)的不斷發(fā)展，在城市人口不斷增多、用地日趨緊張的情況下，地形地貌、地質(zhì)及工程地震條件比較復(fù)雜的城市中，建筑抗震問題應(yīng)引起我們足夠的重視，本文針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)問題，就如何提高建筑物的抗震減震能力，提出相應(yīng)的抗震減震措施。

建筑地震成因分析

地震成因主要有以下幾種：（1）誘發(fā)地震：由于人工爆破、礦山開采及工程活動(dòng)（如興建小水庫）等引發(fā)的地震。（2）火山地震：由于火山爆發(fā)，巖漿猛烈沖出地面時(shí)引起的地面振動(dòng)。（3）陷落地震：由于地表或地下巖層因某種原因（如較大地下溶洞或古舊礦坑的塌陷和崩塌）導(dǎo)致的地面振動(dòng)。（4）構(gòu)造地震：由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得地殼巖層在其薄弱部位突然發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)而引起的地震。由于地球的外殼由大小不等的板塊組成，“漂浮”在地幔塑性軟流層上，隨著地幔物質(zhì)的流動(dòng)而緩慢的移動(dòng)，加上地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使板塊之間產(chǎn)生一定的相對(duì)位移，由于板塊位移方向與大小各不相同，板塊之間產(chǎn)生相互作用，在巖層中產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)超過巖層自身強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷裂或錯(cuò)動(dòng)，引起地震。

建筑工程抗震減震的對(duì)策

建筑工程抗震設(shè)計(jì)

對(duì)于地震災(zāi)害，應(yīng)貫徹預(yù)防為主的方針，而其中最根本的是搞好抗震設(shè)防，提高工程結(jié)構(gòu)的抗震能力，做好抗震設(shè)計(jì)。所謂“建筑抗震設(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，是進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。地震有難于把握的復(fù)雜性和不確定性，要準(zhǔn)確預(yù)測建筑物所遭遇的特性和參數(shù)，目前尚難做到。在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、材料時(shí)效、阻尼變化等諸多因素，也存在著不確定性。因此抗震問題不能完全依賴計(jì)算結(jié)果，而是應(yīng)該立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念，往往是構(gòu)造良好結(jié)構(gòu)性能的決定性因素?？拐鹪O(shè)計(jì)主要有如下幾點(diǎn)：（1）選址應(yīng)選擇對(duì)建筑抗震有利的地段；（2）建筑的體型力求簡單，規(guī)則，對(duì)稱，質(zhì)量和剛度變化均勻；（3）抗震結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)符合以下要求：①具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；②具有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載的承載能力；③具有合理的剛度和強(qiáng)度分布，避免局部削弱或突變形成薄弱部位；對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。（4）抗震結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件之間應(yīng)具有可靠的連接；（5）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（維護(hù)墻，隔墻，填充墻）要合理設(shè)置。應(yīng)當(dāng)指出，強(qiáng)調(diào)抗震設(shè)計(jì)重要，是為了抗震計(jì)算創(chuàng)造有利條件，使計(jì)算分析結(jié)果更能反映地震時(shí)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實(shí)際情況。

建筑結(jié)構(gòu)的主要隔震措施

建筑物基礎(chǔ)設(shè)置隔震裝置減震。這一種隔震措施主要是在建筑物的基礎(chǔ)與上部建筑之間設(shè)置特殊裝置，減少地震向上傳遞，最高可減少地震對(duì)建筑物傳遞能量的2/3，但是，這種措施的缺陷是不適用于高層建筑，因?yàn)樵诟邔咏ㄖO(shè)置這種裝置會(huì)延長建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期，起不到減小地震對(duì)建筑物損害的目的。通常采用的辦法有：摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等幾種，設(shè)置的裝置有橡膠墊、混合隔震裝置等。

選擇合理的結(jié)構(gòu)布置方案.在抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)中，十分重視結(jié)構(gòu)布置方案。從減震的角度看，結(jié)構(gòu)的平而布置應(yīng)力求簡明但適當(dāng)?shù)臏p震措施亦可使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。此外，抗震概念設(shè)計(jì)排斥抗震縫。利用抗震縫將結(jié)構(gòu)劃分成若干子結(jié)構(gòu)，通過給每個(gè)子結(jié)構(gòu)施加側(cè)向約束，利用抗震縫中的吸能器消耗子結(jié)構(gòu)的能量，從而形成了結(jié)構(gòu)聯(lián)合振動(dòng)控制體系，吸能器為結(jié)構(gòu)提供水平控制作用，往往可以大幅度地降低結(jié)構(gòu)振幅.

對(duì)建成建筑物的抗震加固.在對(duì)建筑物的地基或基礎(chǔ)進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)，我們一定要在建筑物沒有動(dòng)工以前按照隔震設(shè)計(jì)的措施，完成相應(yīng)的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當(dāng)中，在建筑物的關(guān)鍵部位設(shè)置特殊的隔震裝置。然而，建筑物建成以后，如果想對(duì)其進(jìn)行抗震加固，就要采用增加阻尼的辦法，在建筑物的結(jié)構(gòu)上重新添加消能減震裝置。

在抗震縫中作隔振，減少碰撞.當(dāng)建筑物長度過長或不規(guī)則時(shí)，都要按規(guī)范設(shè)置溫度伸縮縫，在抗震設(shè)防區(qū)均按防震縫設(shè)置?？拐鹂p一般設(shè)置在建筑層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異過大處、可能在地震時(shí)引起應(yīng)力或變形集中造成破壞的部位。防震縫應(yīng)在地面以上設(shè)置。防震縫的寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度和房屋高度確定，對(duì)多層房屋可采用50～100 mm，對(duì)高層房屋可采用100～150 mm。鋼結(jié)構(gòu)防震縫的寬度不應(yīng)小于相應(yīng)混凝土房屋縫寬的1. 5倍。若能夠在防震縫中作隔振處理，分析其寬度的科學(xué)性，主動(dòng)減振，這樣可以為防止設(shè)縫后相鄰建筑發(fā)生碰撞而導(dǎo)致房屋破壞的問題。如果將抗震縫蓋板設(shè)計(jì)成一種耗能裝置，一舉多得，可以達(dá)到耗能減震的目的。

隔震減震技術(shù)的實(shí)施

傳統(tǒng)建筑物的上部結(jié)構(gòu)固接于基礎(chǔ)，地震時(shí)，地面震動(dòng)引起建筑物的振動(dòng)反應(yīng)會(huì)被放大。隔震，指在基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個(gè)專門的柔性隔震層（包括橡膠支座和耗能元件，如鉛阻尼器、鑰棒阻尼器、粘彈性阻尼器和滑板支座等）。隔震層使基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)隔離開來，阻隔地面運(yùn)動(dòng)的能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，從而減小建筑物上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng).減震體系，就是把結(jié)構(gòu)物的某些非承重構(gòu)件（如支撐、剪力墻、連接件等）設(shè)計(jì)成消能桿件，或在結(jié)構(gòu)的某部件（層間空間、節(jié)點(diǎn)、聯(lián)結(jié)縫等）裝設(shè)消能裝置。在風(fēng)或小地震時(shí)，這些消能桿件或消能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)物仍具有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求。當(dāng)出現(xiàn)中、強(qiáng)地震時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，消能構(gòu)件或消能裝置率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)，并且迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)（位移、速度、加速度等），從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在強(qiáng)震中免遭破壞，確保主體結(jié)構(gòu)在強(qiáng)地震中的安全。

綜上所述，建筑物震害大部分是由于地震時(shí)的晃動(dòng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭到破壞，從而使建筑物不能支持自身的重量而倒塌，以致造成人員傷亡、生命線工程和公共設(shè)施的破壞。建筑抗震減震就是對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取一定的抗震構(gòu)造措施，以達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011―2001）.

[2]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009―2001）.

[3]鄭建楊.建筑物結(jié)構(gòu)抗震若干問題探討[J].科技風(fēng)， 2010（6）.

[4]中國建筑科學(xué)研究院，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所. 建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖[M].北京：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.2009.

[5]孫曉霞.概念設(shè)計(jì)與措施[J].山西建筑，2008，34（33）.

（作者單位：河北建翔建筑工程有限公司）