地震對(duì)結(jié)構(gòu)工程的破壞類型和工程抗震的主要方法

■周澤鋒 ■宜春市靖安縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局，江西 靖安 330600

我國是地震多發(fā)國家，近幾年來，地震頻頻發(fā)生，頻率較高，尤其以四川龍門山斷裂帶最為活躍，其中汶川地震和蘆山地震就發(fā)生在這，兩次地震都造成了巨大的傷害，地震的發(fā)生，對(duì)地表建筑結(jié)構(gòu)帶來了不同程度的傷害。在強(qiáng)烈地震的襲擊下，帶來的不僅僅是金錢上的損失，更是人員的傷亡。

1 地震對(duì)結(jié)構(gòu)工程的破壞類型

由于地震產(chǎn)生的地表錯(cuò)動(dòng)，而造成地表建筑的破壞，即地震對(duì)結(jié)構(gòu)工程的破壞。對(duì)不同的工程結(jié)構(gòu)，地震對(duì)其的影響也不盡相同。

1.1 地震對(duì)橋梁的破壞

由于橋梁分為兩部分結(jié)構(gòu)，上部分和下部分機(jī)構(gòu)，因而地震對(duì)橋梁的破壞也只要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:橋梁對(duì)橋墩的破壞及橋梁對(duì)上部分的破壞。橋梁對(duì)橋墩的破壞主要是，使橋墩產(chǎn)生剪切和彎曲破壞，一般而言，橋墩的受力是豎向的，存在不同程度的偏心，但這種偏心很小，只有在強(qiáng)震下，橋墩可能承受過大彎矩，指示橋墩一側(cè)的混凝度開裂甚至被壓碎;而剪切破壞則更大，極易出現(xiàn)橋梁整個(gè)坍塌。地震對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)的破壞也是十分多發(fā)的。對(duì)鐵路橋梁來說，地震可能導(dǎo)致其鐵軌彎曲變形，無法通行。

橋梁破壞原因:地震發(fā)生時(shí)，地震波傳到地基，使橋機(jī)發(fā)生水平和豎直振動(dòng)，從而在橋梁各部位產(chǎn)生慣性力，使橋梁結(jié)構(gòu)受力變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)抗力不足以抵御地震荷載時(shí)，橋梁就會(huì)被地震破壞。

橋梁抗震措施:首先做好橋址選擇調(diào)查工作，除了需要了解區(qū)域性的地震烈度外，還應(yīng)考慮局部地形、地貌、地質(zhì)條件對(duì)橋梁震害的影響，采取合理的抗震措施。注意繞開地震時(shí)可能產(chǎn)生滑坡、崩塌地段;暗河溶洞等巖溶地段;河槽構(gòu)建軟弱地段;地震倒塌嚴(yán)重影響交通公路地段。

1.2 地震對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的破壞

近幾年來發(fā)生的各大地震，其中毀壞最多的，就是對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的毀損。記憶就以四川發(fā)生的兩次巨大地震，汶川地震和蘆山地震來說明。這兩個(gè)地區(qū)的都位于四川較偏遠(yuǎn)地區(qū)，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，這些地區(qū)的房屋大部分是由木材建造而成，抗震性能較差，在地震的作用下，很容易坍塌。具體的破壞形式為:墻體的剪切破壞和地震的產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中破壞。

房屋破壞原因:房屋的建設(shè)都有其一定的剛度，一定讓外力作用引起的形變，地震波引起地面震動(dòng)，通過基礎(chǔ)傳給房屋建筑物，引起房屋建筑物本身的震動(dòng)，而通常房屋是按照靜力設(shè)計(jì)的，對(duì)于動(dòng)力的影響考慮較少，當(dāng)?shù)卣鹫穸瘸^房屋建筑物自身的形變能力時(shí)，就會(huì)被地震破壞。

房屋抗震措施:不同的房屋類型有不同的抗震措施，以下就介紹4種不同房屋類型，根據(jù)房屋特點(diǎn)制定不同房屋抗震結(jié)構(gòu):四腳落地式房屋的主要抗震措施有:在梁柱節(jié)點(diǎn)處加斜撐，屋價(jià)間加剪力撐;山柱移至里墻皮;隔墻采用輕質(zhì)材料;屋頂做成泥頂或瓦頂。硬擱式房屋的主要抗震措施:水泥白灰混合砂漿砌，主墻體;檐口轉(zhuǎn)角部位可配置適當(dāng)鋼筋;中間的兩個(gè)人字架屋頂用螺栓與外墻錨固定在一起;屋架之間用剪刀撐來加強(qiáng)穩(wěn)固性。屋面可用水泥或粘土瓦制成。平頂式房屋主要抗震措施:門架梁柱間加斜撐;屋面厚度不超過20厘米;土柱檐間加斜撐;內(nèi)外墻同時(shí)咬砌;煙囪不能削弱墻體。硬山擱檁四出檐式主要抗震措施:一般情況下，磚房或土房設(shè)計(jì)成“硬山擱檁”結(jié)構(gòu)可增加抗震能力，該房外墻厚37厘米，內(nèi)墻24厘米，在檐頭轉(zhuǎn)角和丁字接頭部位可適當(dāng)配用鋼筋或8號(hào)鉛絲，注意檁條與墻的錨固。可在房屋基礎(chǔ)上砌50－80厘米左右的石墻或磚墻柱，用于防洪，屋面可做成草頂或瓦頂。

2 有關(guān)抗震設(shè)防的部分猜想

2.1 抗震工程設(shè)防原則

抗震工程原則是抗震設(shè)防的主要目的和要求。這些原則概括起來包括為:

第一，減少地震對(duì)財(cái)產(chǎn)損失;第二，減少地震所造成的人員的傷亡;第三，確保人員的傷亡數(shù)量;第四，保證建筑工程在一定范圍內(nèi)，地震時(shí)受到最低損害，必須要便于震后修葺;第五，要確保工程和設(shè)施在地震時(shí)的安全，不得有害物質(zhì)向外泄漏，不發(fā)生嚴(yán)重的次生災(zāi)害;第六，確保工程和設(shè)施中在地震中遭遇損害后能繼續(xù)運(yùn)行。

2.2 設(shè)防目標(biāo)

針對(duì)設(shè)防原則的要求而制定的目標(biāo)即設(shè)防目標(biāo)。以我國的抗震設(shè)防“大震不倒，中震可修，小震不壞”標(biāo)準(zhǔn)為例，就是設(shè)防目標(biāo)中的一種。世界各國對(duì)設(shè)防目標(biāo)都有各自不同手段措施，例如，我國國務(wù)院制定的防震減災(zāi)十年目標(biāo);日本東京的8級(jí)大震的能力設(shè)防制定;美國明文規(guī)定，抗震設(shè)防增加的費(fèi)用，不應(yīng)超過期望的地震損失目標(biāo)費(fèi)用等，這些都屬于國家的抗震設(shè)防目標(biāo)。準(zhǔn)確的來說，部分設(shè)防原則中，同時(shí)也包含了設(shè)防目標(biāo)，上文提到的設(shè)防原則中的第六條原則，確保工程和設(shè)施中在地震中遭遇損害后能繼續(xù)運(yùn)行，保障地震后，對(duì)人員的損傷在可控制的范圍內(nèi)，不得超過社會(huì)規(guī)定水平。不同地區(qū)可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)情況和人口密集度，制定合適的、適用于本地區(qū)的具體設(shè)防目標(biāo)。

2.3 設(shè)防環(huán)境

由地震危險(xiǎn)性的分析或地震區(qū)規(guī)劃圖給出地震危險(xiǎn)性程度，來模擬設(shè)防工程應(yīng)處在怎樣的地震危險(xiǎn)環(huán)境中，確定設(shè)防環(huán)境。一般來說，這取決于人們對(duì)地震所造成后果的了解程度，專業(yè)人士對(duì)地震所造成的損耗預(yù)估是否正確，而不應(yīng)全憑人們的主觀意愿和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?jīng)Q定。確定設(shè)防目標(biāo)和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，需要以設(shè)防環(huán)境為重要依據(jù)，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的過高或過低，都會(huì)給社會(huì)發(fā)展帶來不利影響。低估設(shè)防環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)會(huì)造成震后的慘重?fù)p失，而高估設(shè)防環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)導(dǎo)致巨額資金的浪費(fèi)。

2.4 設(shè)防水準(zhǔn)

根據(jù)客觀的設(shè)防環(huán)境和正確的設(shè)防目標(biāo)，綜合考慮實(shí)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，確定設(shè)防參數(shù)，又比如說，根據(jù)地震強(qiáng)度來選擇防御對(duì)象。合理的設(shè)防水準(zhǔn)，應(yīng)綜合考慮地區(qū)的設(shè)防總投入及在未來設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)，期望的總損失;當(dāng)然還包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件對(duì)地震造成的地表損失的可接受程度。站在工程上的角度來說，這是一個(gè)需要具體優(yōu)化的問題，不應(yīng)該直接采取區(qū)域圖上對(duì)地震的基本烈度或地震動(dòng)參數(shù)來作為設(shè)防水準(zhǔn)。由于設(shè)防目標(biāo)不具有單一目標(biāo)性，所以說，設(shè)防的水準(zhǔn)往往也不是單一的。

2.5 設(shè)防等級(jí)

同一類型的建筑在相同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，根據(jù)該地區(qū)對(duì)政經(jīng)文的重視程度，以及地震后給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來的損失影響，在進(jìn)行工程設(shè)防之前，對(duì)設(shè)防目標(biāo)和設(shè)防水準(zhǔn)要有不同的要求，工程設(shè)防的等級(jí)也不同。一般而言，重要的設(shè)施建筑等，設(shè)防等級(jí)高，同一類型建筑，針對(duì)不同地區(qū)不同行業(yè)，采用不同的工程設(shè)防等級(jí)?？偟膩碚f，建筑的設(shè)防等級(jí)與建筑物本身的易損性或抗震潛力無關(guān)，以其自身給帶社會(huì)的效益有關(guān)。

3 結(jié)束語

根據(jù)上文對(duì)地震破壞和抗震手段的歸納總結(jié)，得到幾點(diǎn)啟發(fā)與認(rèn)識(shí):設(shè)置抗震工程的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，要以地震振動(dòng)為背景。保證建筑在其有效的使用期限內(nèi)，減少地震造成的建筑物損害，對(duì)人員的損傷、經(jīng)濟(jì)損失等，其損耗程度不應(yīng)超過規(guī)定的水平或在社會(huì)可接受的范圍內(nèi)。工程的結(jié)構(gòu)必須具備抗震能力，且抗震能力通常根據(jù)地震振動(dòng)的防御水平，及造成的地表裂度來衡量。由此可以推斷出，社會(huì)的經(jīng)濟(jì)狀況，直接影響了工程抗震標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施范圍。根據(jù)地震危險(xiǎn)度的實(shí)際情況，制定設(shè)防環(huán)境與設(shè)防參數(shù)，落實(shí)設(shè)防水準(zhǔn)和設(shè)防等級(jí)。

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