【內(nèi)容摘要】抗震問題是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮的一個重要問題，尤其是近年全球各地以及國內(nèi)數(shù)次地震所造成的破壞影響，使得建筑結(jié)構(gòu)抗震問題被社會各界所廣泛關(guān)注。本文以提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力為目的，對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中需要注意的問題進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計；設(shè)計問題；抗震能力

1 引言

2008年5月我國汶川地震、2009年4月意大利拉奎拉地震、2009年9月印尼蘇門答臘島地震、2010年1月海地震震、2010年2月智利地震、2010年4月我國玉樹地震、2011年日本宮城地震，僅短短三年時間間，地震即造成逾40萬人死亡，上百萬人受傷，數(shù)百萬人流離失所，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)近萬億美元，給我國以及全世界人民帶來沉重的影響，建筑結(jié)構(gòu)抗震問題為全球所廣泛關(guān)注。我國地處喜馬拉雅-地中海地震帶與太平洋地震帶交界處，震區(qū)分布廣、地震頻率高、地震強(qiáng)度大，是世界上地震災(zāi)害較為嚴(yán)重的國家，如果建筑結(jié)構(gòu)抗震能力不足，一旦發(fā)生地震將會造成巨大的影響。本文以提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力，保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全為目的，對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中需要注意的問題進(jìn)行了探討。

2 地震原理和震害房屋破壞機(jī)理分析

地震是由于地殼快速釋放能量過程中造成振動，產(chǎn)生地震波的一種自然現(xiàn)象，其震級根據(jù)地震時釋放的能量多少來劃分，烈度則指地面和建筑物受地震破壞的程度。同樣的地震，不同地區(qū)的地震烈度并不一樣，離震源近則破壞大烈度就高，離震源遠(yuǎn)則破壞小烈度低。地震破壞是由地震波引起地面強(qiáng)烈震動造成地面房屋建筑物等崩塌所帶來的損害，地震波的傳播方式有縱波、橫波和面波三種，縱波是推進(jìn)波，由地殼中按每秒約6千米的速度傳播，最先到達(dá)震中使地面上下震動，破壞性不強(qiáng)；橫波是剪切波，以每秒約4千米的速度在地殼中傳播，第二個到達(dá)震中，使地面前后左右擺動，破壞性較強(qiáng)；縱波和橫波在地面相遇產(chǎn)生混合波以每秒約3千米速度傳播，波長和振幅較大，是造成房屋建筑破壞的主要因素。

由于房屋都有一定剛度以抵抗外力作用引起的形變，地震波引起地面振動，引起房屋建筑振動，而房屋建筑通常是按靜力設(shè)計的，很少考慮動力影響，當(dāng)振動強(qiáng)度超過房屋建筑自身形變能力時，就會造成破壞。通常的破壞形式有地基基礎(chǔ)影響的破壞、縱波導(dǎo)致的破壞、橫波導(dǎo)致的破壞、旋轉(zhuǎn)地震力導(dǎo)致的破壞。其中，縱波破壞、橫波破壞和旋轉(zhuǎn)地震力破壞通常在離震中較近的區(qū)域交織作用，給房屋建筑以毀滅性的影響。

3 建筑物抗震設(shè)防類別

根據(jù)我國《建筑抗震設(shè)防類別標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，將建筑根據(jù)使用功能的重要性劃分為甲、乙、丙、丁四個抗震設(shè)防類別。甲類建筑是在地震破壞后對社會有嚴(yán)重影響，對國家經(jīng)濟(jì)有巨大損失或有特殊要求的建筑，這類建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求，按地震安全性評估結(jié)果確定；乙類建筑是主要功能不能中斷或需盡快恢復(fù)，地震破壞會造成重大社會影響和國民經(jīng)濟(jì)重大損失的建筑，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)比地區(qū)抗震設(shè)防烈度高一度；丙類建筑是地震破壞后有一般影響以及不屬于甲、乙、丁類的建筑，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)按地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求進(jìn)行；丁類建筑是地震破壞或倒塌后不影響甲、乙、丙類建筑，且社會影響、經(jīng)濟(jì)損失輕微的建筑，通常指儲存物品價值低、人員活動少的單層倉庫建筑，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)可以比地區(qū)抗震設(shè)防烈度適當(dāng)降低，但不能低于6度。

4 抗震設(shè)計場地問題

分析汶川地震我們可以看出，其地震破壞最大的映秀鎮(zhèn)位于龍門山構(gòu)造帶內(nèi)，屬地震危險地段，在地震時極有可能發(fā)生滑坡、崩塌、地裂、泥石流、地表錯位等次生地質(zhì)災(zāi)害，可見抗震設(shè)計時場地問題的重要性。實際上，在抗震規(guī)范中即有規(guī)定，除了按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行場地地質(zhì)勘察外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要對場地劃分為對建筑物有利、不利和危險的等級，并進(jìn)行場地類別和巖土地質(zhì)穩(wěn)定性評價。在規(guī)范中要求，應(yīng)當(dāng)選擇有利地段，避開不利地段，當(dāng)建筑物實在無法避開不利地段時，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，杜絕在危險地段建筑甲、乙、丙類建筑。當(dāng)必須在不利地段構(gòu)建建筑物時，規(guī)范中規(guī)定“應(yīng)詳細(xì)查明地質(zhì)、地貌、地形條件，并依據(jù)具體情況采取適當(dāng)抗震措施。

實際上，場地類別是決定抗震設(shè)計的主要依據(jù)，在對地場類別判定時，通常是以地層平均剪切波速和場地搜蓋層厚度綜合評定的，平均剪切波速取地面下15米且不深于場地搜蓋層范圍內(nèi)的土層剪切波速，按土層厚度取加權(quán)平均值。但在具體應(yīng)用中，由于場地覆蓋層底部土層剪切波速較大，依據(jù)加權(quán)平均值判定的場地類別通常將Ⅲ類判為Ⅱ類；依據(jù)地面15米各土層剪切波速平均值簡單平均會造成計算出的土層剪切波速平均值產(chǎn)生誤差，這種計算和檢測上的誤差，極容易將場地類別判斷錯誤，給建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計形成安全隱患。

5 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計和計算問題

由于地震是一種隨機(jī)運(yùn)動，其作用機(jī)理極為復(fù)雜且不確定，很難準(zhǔn)確把握和預(yù)測，使得在結(jié)構(gòu)分析是難以充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、材料性能、連接構(gòu)造、阻尼變化等因素，單獨(dú)依靠計算很難使建筑結(jié)構(gòu)滿足抗震需求，因此目前國內(nèi)外工程界普遍重視建筑總體抗震能力的概念設(shè)計，通過在設(shè)計時把握房屋體形、剛度分布、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造延性、能量耗散等，從根本上消除建筑的抗震薄弱環(huán)節(jié)。但是，在設(shè)計時，設(shè)計人員通常采用單向地震作用計算，對復(fù)雜空間框架采用強(qiáng)行分片計算的方法，這種計算方法存在著不合理性。此外，計算參數(shù)的選用不合理現(xiàn)象也較常見，比如場地類別選擇錯誤、計算周期未折減、梁剛度放大、未考慮塔樓結(jié)構(gòu)鞭梢效應(yīng)等。

6 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)抗震能力直接決定了地震災(zāi)害發(fā)生時所造成的損失大小，因此在進(jìn)行設(shè)計時必須注意抗震問題，在具體設(shè)計工作中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，從地震破壞機(jī)理、建筑場地類別、抗震設(shè)計計算方法、抗震設(shè)計計算參數(shù)的選擇等方面入手，獲取科學(xué)有效的數(shù)據(jù)為房屋體形、剛度分布、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造延性、能量耗散等提供依據(jù)，提高建筑物抗震能力，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，減小地震給國家經(jīng)濟(jì)帶來的損失。

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