建筑抗震问题探究

张粉明

【摘要】地震是自然灾害中危害最大的灾害之一，对建筑物有着巨大的破坏作用，建筑物抗震效果直接影响着人们的人身安全和财产安全，因此，抗震设防工作应该引起社会各界的重视。笔者根据自己多年在抗震办的工作经历，结合在监督管理中所积累的工作经验，对建筑抗震问题进行分析，与同行们共同探讨。

【关键词】建筑抗震；目标；作用；建筑结构；措施

1.抗震设防目标

地震的发生具有很强的随机性，抗震设防标准有“大震、中震和小震”。抗震设防烈度是重要的抗震设防指标。大震、中震、小震分别是指大于、等于和小于地震设防烈度的地震，分别将其称为罕遇烈度、基本烈度以及众值烈度。地震烈度是各种因素综合影响的结果，抗震措施以及抗震作用都是以抗震烈度为依据的。抗震设防目标是尽量防止地震时和地震后建筑物的失效，为人们的人身安全和财产安全提供可靠保障。由于地震有随机性特征，在建筑使用期间，发生的地震的可能性是不确定的，因此，应该根据建筑物的功能以及重要性，对不同级别的地震设定不同设防目标。目前，我国现行抗震规范设定了“大震不倒、中震可修、小震不坏”的三级设防标准。但是随着经济和科技的发展，建筑工程结构发生了巨大变化，工程结构更加复杂，工程结构呈现地下工程、大跨度、超高层的特征。随着城市化进程的加快，城市人口更加集中，这些变化使地震损失出现新的特征，虽然人员伤亡较少，但经济损失较大。我国地域广阔，地震环境和风险呈现地域性特征，各地區经济发展不平衡，从而产生较大的地震危害差异。高地震危险性地区的底层的地震危险性非常大，低地震危险性地区的高层建筑的地震危险性相对较小。因此，在制定抗震设防目标时，需要考虑建筑的功能和重要性、地区经济发展水平以及地震危险性等因素，制定不同级别的设防目标。目前，我国的抗震设防目标忽视了建筑功能和建筑所在地的经济水平，统一采取了“大震不倒、中震可修、小震不坏”的设防目标，导致设防目标不明确。对于高地震危险性地区的建筑物，可以设定“中震不坏、大震可修”的设防目标。

2.地震作用

地震作用受到诸多因素的影响，地震发生的概率是无法准确评估的，是一种发生概率的函数。如果通过某些参数来反映地震作用，则需要根据某地区地震发生概率，或者地震级别来判定。在一定时期内，可以通过地震的强度、持续时间以及频谱特性来描述一定概率的地震。地震频谱特性和地震强度受到许多因素的影响，具体包括地震传播方向、震中距、地震级别以及土质特性等因素。由于地震持续时间是不确定的，与高强度地震的短时间作用相比，低强度的长时间作用反而产生更大的破坏。目前，我国主要通过地震频谱性和地震强度的调整来反映地震作用，即通过特定阻尼单自由度体系修匀后的弹性反应谱特征值或峰值地面运动特性特征来反映特定场地类型。同时通过加速度和速度反应谱的频谱以及最大值来描述地震频谱和强度。在采用时程分析法时，需要考虑地震持续时间对工程结构的影响，而振型分解法或者拟静力理论的底部剪力法都充分考虑了地震持续时间，即如何考虑的地震持续时间、调整地震作用是需要重点研究的话题。

在振动时，建筑物的周围土体和建筑物地面以下部位相互作用，地震作用与周围土体振动特性密切相关，且建筑物的周围土体和建筑物地面以下部位的振动特性是不同的，所以，需要考虑建筑物的周围土体和建筑物地面以下部位的地震作用，确定合理的抗震方法。

场地土层覆盖对地震动有着不同作用，有的具有放大作用，有的具有减小作用。在地震中，相距较近的地面地震动的加速度值可能不一样，所以通过地震动指标判定地震作用大小具有很强的不确定性。在一次地震中，基岩上地震动大小相对较为稳定，所以，可以以基岩上地震动作用大小为标准，通过岩基以上土层对地震动的影响来确定地震作用。

3.建筑结构

建筑工程体系类型包括材料类型、结构在立面和平面上的整体性、对称性以及刚度的均匀性等。在确定结构地震反应大小时，需要充分考虑建筑结构的功能和价值、体系类型以及施工情况等因素。我国现行规范已经根据建筑物的功能和重要性对不同建筑物进行分类，通过调整计算方法、调整抗震措施等级以及调整地震作用等方法对其进行区别对待。同时，我国现行规范也对结构体系类型进行了明确规定，对于立面不规则的建筑结构（如楼板侧向承载力不均匀、侧向刚度不规则或竖向抗侧力构件不连续），或平面不规则的建筑结构（如楼板局部不连续、扭转不规则或者凹凸不规则的建筑），需要调整水平地震作用内力和计算，即对均匀地震结构应该采取调整地震作用效应的方法，并且需要考虑扭转效应，对于复杂平面结构需要充分考虑扭转振动效应。同时对于建筑结构的薄弱部位，需要制定合理的抗震结果措施。实践证明，即使是对称结构的建筑物，有时也无法避免扭转破坏。因此，在地震作用下，由于受到活载分布不均匀或者施工质量不合格等因素的影响，造成对称结构的名义质心和实际质心不符，从而产生扭转效应。另外，地震作用带有很强的扭转分量，如果不断放大偶然偏心，则会增加建筑结构的扭转效应，在扭转不规则计算时，需要考虑偶然偏心对其的影响。文献研究表明：结构的平面尺寸以及扭转刚度是对偶然偏心非常敏感的两个因素，长宽比和偶然偏心引起的位移增大幅度呈正相关，即当长宽比增加时，由偶然偏心引起的位移增大幅度也随之增加。对于规则结构而言，判断扭转效应对调整地震作用效应方法的影响时，需要根据结构平面尺寸对扭转效应的具体影响，采取不同调整系数。我国现行规范充分考虑了建筑结构自振周期和阻尼对建筑振动特性的影响。但是，在分析地震剪力沿着结构高度方向的分布时，只考虑了建筑结构自震周期对其的影响，从而增加了其顶部地震作用。

4.抗震措施

在对建筑结构进行地震设计时，不仅需要考虑建筑结构抗震验算和概念设计等因素，同时还需要提高结构的延性（限制结构材料和结构类型使用），将建筑高度控制在一定范围内，总结地震经验，提高结构抗震作用。目前，我国在进行抗震设计时，考虑了构造措施、概念设计以及抗震验算等因素，将消震和抗震结合起来，建立结构延性和设计地震力相互作用的双重设计方法和设计指标，通过有效的隔震措施、消震减震措施来减震，即降低结构的地震作用，提高建筑抗震级别。经济的抗震性能是抗震设计发展的主流方向，强节点、强柱弱梁构件有助于提高建筑结构的延性。

5.总结

综上所述，目前，我国现行规范在确定抗震设防标准、地震作用时，充分考虑了建筑结构和场地地基对地震动的影响，体现了我国目前抗震水平，符合我国经济发展水平，具有很强的实用性。但是该规范还存在较大的发展空间，在确定地震设防标准时，还需要考虑建筑的性能和重要性，根据地震危险性制定不同设防目标，使该系统更加科学化、系统化。

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