減輕建筑物在地震中損傷破壞的原理與途徑

【摘 ?要】地震對建筑物在地震中損傷破壞的因素主要有：地基失效損壞、振動損壞、次生效應(yīng)損壞等因素，因此，為了減輕建筑物在地震中的損傷破壞，我們可以從建筑物建設(shè)工程選址、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計以及建筑物工程施工等方面，加大建筑的抗震能力，從而減輕建筑物在地震中損傷破壞。

【關(guān)鍵詞】地震;損傷破壞;抗震設(shè)計

前言

在我國，早在二十世紀就有了抗震設(shè)計一直持續(xù)至今，例如在1998年就有華南建設(shè)學(xué)院周云與其團隊提出耗能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與設(shè)計方法[1]，1999年寧波慈通置業(yè)有限公司的魏艷紅提出的耗能減震鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法[2]，2005年重慶大學(xué)李正英與其團隊提出的耗能減震結(jié)構(gòu)的振型分解法[3]，近期也有2017年中南大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院謝俊提出的深圳大廈超限高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[4]等眾多關(guān)于建筑抗震設(shè)計的有關(guān)研究。

在國際上，也出現(xiàn)了許多新的抗震設(shè)計理念，如：新的結(jié)構(gòu)體系，新的耗能方式等等，減輕建筑物在地震中的損傷破壞變得尤為重要。

1 建筑物破壞的主要分類

地震威脅人生命安全及造成經(jīng)濟損失的主要原因是地表的損壞和建筑物的損壞與坍塌。

因此，對建筑物按照規(guī)范進行相應(yīng)的抗震設(shè)防，以至于在地震作用下建筑物能不損壞、不坍塌，是避免災(zāi)難的關(guān)鍵。地震對建筑物的破壞作用主要有因素有：振動損壞、地基失效、次生效應(yīng)損壞等[5]。以下從三個方面闡述地震作用對建筑物的主要影響因素。

1.1 振動損壞

地震作用導(dǎo)致地面振動并且通過基礎(chǔ)作用到建筑結(jié)構(gòu)上，從而引構(gòu)筑物本身的振動。建筑物通常是按靜力作用的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計并搭建的。因此，其抵抗地震作用有一定的限度，并且其損壞程度主要取決于地震作用力的大小;而地震對建筑結(jié)構(gòu)的損壞作用特別復(fù)雜，損壞程度常取決于許多因素，包括地震波的組成以及其延續(xù)的時間，基礎(chǔ)的條件和地勢等環(huán)境因素。可以通過或者通過延長結(jié)構(gòu)振動的周期（隔震）等來減輕結(jié)構(gòu)損壞。

1.2 地基及基礎(chǔ)失效

當?shù)鼗目拐饛姸容^小時，地表面層或基礎(chǔ)墊層可能會達到彈性屈服極限;這時的地基層不再持續(xù)具有完全彈性，將產(chǎn)生永久性的塑性變形，進而致使地基承載力的減小甚至完全喪失，地基產(chǎn)生相對位移。雖然地基損壞時消耗了地震作用的大部分能量，但在地基失效的同時又會因此導(dǎo)致其它后果，例如：建筑的下沉、地基的不均勻沉降等等，并因此致使建筑物整體的損壞。可以通過附加阻尼裝置等方式進行地基的抗震設(shè)計，

1.3 次生效應(yīng)

在一定的環(huán)境因素下，地震作用可能會致使泥石流、山體滑坡乃至于山體坍塌等嚴重災(zāi)害。大規(guī)模山體滑坡及坍塌可能損壞建筑物，并導(dǎo)致大規(guī)模的經(jīng)濟損失和傷亡;如果泥石流、滑坡或者山體坍塌致使河道阻塞，更有可能導(dǎo)致洪災(zāi);因此，在抗震設(shè)防時更應(yīng)考慮建筑工程的選址。

2 減輕損傷破壞的主要途徑

在現(xiàn)有的主要減建筑物損失傷破壞的途徑中，總結(jié)多種建筑結(jié)構(gòu)抗震免損設(shè)計方法，適用條件，方便日常對建筑進行加固以及在地震災(zāi)害到來之時盡可能使其最低程度損壞房屋，從而更好地保護人的生命以及財產(chǎn)安全，以下從幾個方面對減輕建筑損傷破壞途徑進行分析。

2.1 工程選址方面

抗震的主要以及首要部分就是建筑工程選址，只有合理正確的工程選址才能在源頭上減少因地震產(chǎn)生的傷亡以及損失，有很多建筑的主要破壞原因就是建筑選址不合理。因此在建筑選址時首先是應(yīng)該盡量避開斷裂帶以及其周邊，其次便是避開易因地震而成為危險地帶的區(qū)域（例如易發(fā)生泥石流滑坡的區(qū)域等等）。

2.2 抗震設(shè)計方面

有時會因為地震區(qū)域較為密集而無法避開，因此在選址完畢之后應(yīng)該注重建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的問題。

①在這一環(huán)節(jié)中抗震結(jié)構(gòu)體系選取即為重中之重，在抗震結(jié)構(gòu)選取時首先便應(yīng)注意所選結(jié)構(gòu)是否符合當?shù)乜拐鹪O(shè)計要求，例如：由圖1可見，砌體結(jié)構(gòu)明顯劣于框架結(jié)構(gòu)，在帶以及周邊則應(yīng)選取框架結(jié)構(gòu)而非砌體結(jié)構(gòu)，而在地震基本不發(fā)生的區(qū)域則可視經(jīng)濟條件選取適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。除此之外，還應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有多道抗震防線。

②之后便是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞并不會導(dǎo)致建筑整體結(jié)構(gòu)的破壞，但其破壞可能會造成人員傷亡，因此應(yīng)該對其進行合理加固。

③建造材料的選取也是抗震設(shè)計的重要組成部分，還可以采用優(yōu)良的抗震材料：超強韌性纖維混凝土、加氣混凝土材料、鋼纖維混凝土等等，既可以增加抗震能力又可以減少結(jié)構(gòu)重量。

④隔震以及消能減震技術(shù)的運用，在地震高發(fā)區(qū)以及重點結(jié)構(gòu)防護區(qū)，更應(yīng)該廣泛使用此技術(shù)，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。（最低也應(yīng)保障在多遇地震情況下基本無結(jié)構(gòu)破壞從而減少人員傷亡與財產(chǎn)損失）。

3 結(jié)論

綜上所述，減輕建筑物在地震中損傷破壞的主要途徑有以下幾點：①建筑工程選址的合理性;②合理的抗震設(shè)計：合理的結(jié)構(gòu)體系選取，加固非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，選擇優(yōu)良的抗震建筑材料，合理的使用消能減震以及隔震技術(shù);關(guān)于抗震技術(shù)，有很大一部分都是從血的教訓(xùn)之中總結(jié)出來的，所以更應(yīng)該從每一個部分加強建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果，對建筑進行加固，在地震災(zāi)害到來之時盡可能使其最低程度損壞房屋，從而更好地保護人的生命以及財產(chǎn)安全。

參考文獻：

[1]周云，徐彤，周福霖.抗震與減震結(jié)構(gòu)的能量分析方法研究與應(yīng)用[J].地震工程與工程振動，1999，19（4）：133-139. DOI：10.3969/j.issn.1000-1301.1999.04.021.

[2]魏艷紅，李玉順.耗能減震鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法研究[J].低溫建筑技術(shù)，2011，（4）：71-73.doi：10.3969/j.issn.1001-6864.2007.04.031.

[3]李正英，李正良，范文亮. 耗能減震結(jié)構(gòu)的振型分解法[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，28（11）：129-133.doi：10.3969/j.issn.1000-582X.2005.11.034.

[4]謝俊，蔣滌非，陳定球.深圳大廈超限高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J].工業(yè)建筑，2017，47（9）：175-180. DOI：1013204/j.gyjz201709032.

[5]彭中進，羅偉，劉穎姣.地震對建筑物破壞的原理分析與監(jiān)舍防震設(shè)計[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（03）：195.

作者簡介：

羅鳴（2001-），男，本科，陜西西安，現(xiàn)就讀于長安大學(xué)建筑工程學(xué)院，土木工程。