李鳳軍

（大慶油田慶北工礦服務(wù)公司讓西工礦服務(wù)公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

地震是一種嚴重的自然災(zāi)害，威脅著人類的生命和財產(chǎn)安全，我國處于太平洋、歐亞地震帶世界兩大地震帶之間，地震活動范圍廣，震中分散，隨機性強，不易捕捉地震發(fā)生的具體地點，難以集中采取防御措施。上世紀20年代以來，我國發(fā)生的較大地震統(tǒng)計表如表1所示。

表1 20世紀以來我國較大地震統(tǒng)計

在我國常見的房屋建筑結(jié)構(gòu)有鋼結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼混框架結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)。近年頻發(fā)的地震，在對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成破壞的同時，從房屋抗震的角度也突出了許多值得工程界認真思考總結(jié)的問題。對于地震后建筑的震害情況進行分析總結(jié)，找出建筑抗震研究中需要加強的環(huán)節(jié)，從震害總結(jié)的層面研究房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能，提高房屋的抗震能力，是擺在工程界面前一個長期和嚴肅的話題[1]。目前，國家提倡節(jié)能減排，建筑節(jié)能作為節(jié)約能源的一個重要組成部分，如何在保證建筑物舒適度前提下，提高能源利用效率，減少建筑物熱損失是目前亟待解決的問題。因此，本文對節(jié)能抗震型房屋結(jié)構(gòu)進行研究，具有重要意義。

1 節(jié)能抗震型房屋體系構(gòu)成

1.1 節(jié)能保溫系統(tǒng)

常見的節(jié)能保溫系統(tǒng)主要包括：外墻外保溫系統(tǒng)、外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)、外墻復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)、外墻自保溫等。（1）外墻外保溫系統(tǒng)是在主題墻的外側(cè)復(fù)合保溫材料，制作墻體的工程材料本身具有保溫隔熱的作用，導(dǎo)熱系數(shù)相對較小，墻體達到一定厚度即可滿足節(jié)能指標。但外墻外保溫系統(tǒng)的施工質(zhì)量會直接影響節(jié)能效率，如果施工質(zhì)量達不到要求，會縮短使用壽命，危及人身安全；（2）外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)是在建筑內(nèi)部墻體附加保溫材料達到節(jié)能目的，保溫材料層是節(jié)能墻體的主要功能部分，由于保溫材料在室內(nèi)，因此盡可能采用導(dǎo)熱系數(shù)小的高效保溫材料，以減少厚度，增大室內(nèi)使用面積。外墻內(nèi)保溫與外墻外保溫施工技術(shù)相比，施工不受雨季影響。外墻內(nèi)保溫的缺點是占用室內(nèi)使用面積，保溫材料使用不當可能造成室內(nèi)污染；（3）外墻復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)采用保溫材料與輕質(zhì)墻體材料共同構(gòu)成外保溫復(fù)合夾芯墻體。它是在磚砌體、混凝空心砲塊與其他砌體材料所砌筑外葉墻與內(nèi)葉墻的中間，安裝絕熱保溫材料。外墻復(fù)合墻體保溫系統(tǒng)構(gòu)造在嚴寒地區(qū)節(jié)能住宅使用較多，目前這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多的是50%的節(jié)能率的設(shè)計[2]；（4）外墻自保溫系統(tǒng)指僅使用單一墻體材料就可以滿足節(jié)能要求的外墻保溫體系，墻體材料本身就是保溫材料。

1.2 節(jié)能保溫結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)工程實際中常用使用形式的不同，節(jié)能材料可以分為三種：砌體節(jié)能材料、膏狀節(jié)能材料、板狀節(jié)能材料。三種不同形式的節(jié)能材料對應(yīng)使用的結(jié)構(gòu)體系也不相同，分別為砌體結(jié)構(gòu)體系、混凝土結(jié)構(gòu)體系、鋼結(jié)構(gòu)體系。（1）砌體結(jié)構(gòu)作為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，具有節(jié)能效率低，自重大，抗震型差等缺點；（2）混凝土結(jié)構(gòu)體系是我國目前最常用的結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系配合保溫墻板，保溫性能相對于砌體結(jié)構(gòu)體系有很大的提高，且抗震性由于砌體結(jié)構(gòu)，但存在著造價高，施工困難，震后維修困難等缺點；（3）鋼結(jié)構(gòu)目前發(fā)展迅速，相比于以上2種結(jié)構(gòu)體系，存在自重輕，抗震性好，節(jié)能等優(yōu)點。

綜合上述節(jié)能保溫系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)體系，輕質(zhì)保溫墻板和樓板與鋼結(jié)構(gòu)體系組合成為房屋的節(jié)能保溫結(jié)構(gòu)體系。

2 房屋抗震設(shè)計

目前我國應(yīng)對地震的措施主要有抗震和減震消震技術(shù)，傳統(tǒng)抗震理念為提高設(shè)計等級，通過結(jié)構(gòu)自身強度抵抗地震沖擊波，隨著人們對該領(lǐng)域的研究不斷深入，通過構(gòu)造方式來抵抗地震對建筑物的沖擊是目前房屋抗震設(shè)計的主要研究方向。

2.1 基礎(chǔ)抗震技術(shù)

地震作用下，房屋結(jié)構(gòu)的運動微分方程[3]為：

其中：m為房屋結(jié)構(gòu)質(zhì)量；c為房屋結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)；k為房屋結(jié)構(gòu)剛度系數(shù)；為房屋結(jié)構(gòu)對地面的相對位移、速度、加速度；-地面加速度時程。

通過以上公式可以看出，地震作用能減少，房屋結(jié)構(gòu)相對位移相應(yīng)減少，最有效的方法就是使用抗震材料，房屋設(shè)計中經(jīng)常使用的抗震裝置有夾層橡膠墊、砂墊層抗震、摩擦抗震裝置、碎石墊層地基等，采取該種設(shè)計方法的以上裝置有較強的形變能力，地震時能提供較大阻尼和消耗震動能量。

2.2 耗能抗震技術(shù)

該技術(shù)是在房屋設(shè)計中將結(jié)構(gòu)物中的一些構(gòu)件變?yōu)橄哪芰康牟考蛘吣承┕?jié)點處設(shè)置阻尼器，平時這些構(gòu)件不起作用，在發(fā)生地震時，耗能部件開始發(fā)揮作用，消耗了進入房屋結(jié)構(gòu)的能量，保護主體結(jié)構(gòu)不受破壞。

2.3 房屋加固技術(shù)

房屋加固除了構(gòu)件由于強度不足或延性不足做針對性對構(gòu)件進行加固外，尚應(yīng)對房屋進行整體性加固，是使現(xiàn)有建筑達到規(guī)定的抗震設(shè)防要求而進行的設(shè)計及施工，例如框架結(jié)構(gòu)可增設(shè)剪力墻，使地震作用下的柱子內(nèi)力與變形減少，從而達到抗震加固的目的。加固設(shè)計應(yīng)以提高建筑物的整體抗震強度和變形能力為主，通過對原有的抗震構(gòu)件進行加固或增加新的抗震構(gòu)件，提高結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，改善結(jié)構(gòu)的剛度與強度分布的不均勻性，加強易倒塌構(gòu)件的連接，提高抗震能力。加固設(shè)計及加固施工應(yīng)與抗震鑒定結(jié)合考慮，加固設(shè)計應(yīng)在遵循抗震設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，采用專家會審法、經(jīng)驗借鑒法、科研成果借鑒法、投入與產(chǎn)出經(jīng)濟分析法等方法。

2.4 增設(shè)剪力墻加固技術(shù)

房屋結(jié)構(gòu)剛度增大時，結(jié)構(gòu)形變減小，只要剛度取得合理，地震作用雖然增加，但結(jié)構(gòu)變形仍然減小。實踐證明，大多數(shù)房屋結(jié)構(gòu)增設(shè)剪力墻后，形變減小，地震作用主要有剪力墻抵御，房屋結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力與形變減小，達到抗震目的。

3 結(jié)語

我國現(xiàn)行的城市建筑抗震設(shè)計規(guī)范《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中對城市房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防目標是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”，本文所討論的是一種節(jié)能抗震型房屋及相關(guān)抗震技術(shù)的設(shè)計，能夠在節(jié)能的基礎(chǔ)上，保持抗震性，通過后期計算研究，可以討論節(jié)能效率更高的保溫材料與抗震效果更好的抗震技術(shù)。目前的技術(shù)水平對未來發(fā)生地震的地點、時間和大小無法進行準確的預(yù)測，因此在房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的過程中，必須要對房屋受力影響因素進行深入考慮，才能使房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計獲得更多的數(shù)據(jù)支撐，提高房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平。