建筑物抗震能力的影响因素分析

2018-03-22彭丽娟

山西建筑 2018年31期

彭丽娟

(山西省地震局大同中心地震台，山西大同 037000)

地震是一种突然发生的、破坏力极强的自然灾害。大地震的发生，往往会给人们的生命财产安全造成巨大损失，对经济社会发展带来重大影响。如2018年5月12日发生的汶川8.0级特大地震，据统计，截至2008年9月25日12时，“5·12”汶川地震造成的直接经济损失达8 452亿元。而建筑物的倒塌、损坏，往往是地震中造成人员伤亡和财产损失的主要因素。因此，提高工业和民用建筑物的抗震能力，保护地震中人们的生命财产安全，成为建筑工程师以及地震学专家们一直致力于研究的重要问题。本文将以建筑物的抗震能力为研究对象，对不同结构建筑物的抗震能力差异进行分析，并从建筑的选址、抗震设计、施工和管理控制、建筑材料的选用等方面对建筑物抗震能力的影响进行分析研究，为提高建筑物的抗震能力提供参考。

1 不同结构建筑抗震能力差异

在地震中，不同结构建筑的抗震能力存在明显差异。

1)砌体结构。砌体结构建筑目前在我国农村，特别是山区较为普遍，其抵抗地震灾害的能力较弱，在地震中容易发生屋面破坏和局部倒塌。据统计，在历次6级以上的地震中，砖石房屋占到倒塌房屋总数的70%上下。底部框架砌体结构房屋受到的破坏十分严重，主要表现为：建筑物四角墙面开裂及其所导致的部分倒塌；楼梯间承重墙产生开裂；内外墙开裂，严重时纵横墙拉脱；突出屋面的屋顶间等附属结构的破坏，以及墙体和其他部位常见的破坏等。在地震作用下，底部框架—抗震墙结构房屋的底层承受着上部砖房倾覆力矩的作用，其外柱会出现受拉的状况，尤其是会对底层横墙较少的建筑造成特别严重的破坏。

2)砖混结构。在我国，采用混砖结构的建筑面积大、分布广，数量多，城市的旧居民楼、旧办公楼、小型厂房，以及村镇的住宅、教学楼等大多采用这种结构。由于建筑材料和连接方式，决定了这种结构建筑的抗拉、抗剪强度较低，变形能力差，整体抗震性能较差。同时，由于这种建筑的设计追求大开间、大门洞、大悬挑，甚至通窗效果，导致其抗震能力较弱。在我国的历次地震中，这类结构建筑最容易遭受地震灾害，甚至是发生倒塌。抗震体系不完善，没有圈梁或构造柱，预制楼板没有拉结等是导致倒塌的主要原因。通过合理设置圈梁和构造柱，保证结构的整体性和侧向承载力，这类建筑也能有效防御震害。

3)框架结构。框架结构主要由梁柱构成，构造简单、传力明确、安装制作方便，可以承受较大的整体变形，适合于建造20层以下的中低层建筑。在历次地震中，框架结构的建筑物所遭受的震害一般都不太严重，只有在遭遇到强震的时候，才会被严重损坏。其中容易被损毁的部位是建筑物的围护结构和填充墙，尤其是圆形的填充墙最容易被破坏。部分结构复杂、工程质量差的框架结构建筑物也可能遭受严重破坏，甚至直接倒塌。对于“强柱弱梁”型的框架结构建筑物，由于楼板的支撑，以及在框架梁上增加砌体或填充墙等因素，增加了框架梁或屋盖的实际刚度，因此在遭受地震时一般不容易被破坏。此外，还有错层结构易造成短柱剪切破坏、异形柱端破坏。而且，这类建筑的震后修复工作量大，修复费用高。

4)钢结构。钢结构建筑由于自身的重量较轻，而且具有良好的延性，抵御地震的能力比较强，受到的震害比较轻。其震害主要有：节点连接的破坏，构件的破坏，以及结构的整体倒塌等形式。总体来说，在场地和地震烈度相同的情况下，钢结构建筑物所受的震害要比钢筋混凝土结构房屋所受的震害小得多，这在我国唐山的1976年7.8级大地震、墨西哥1985年8.1级地震和日本阪神1995年7.3级大地震中已得到证明。

2 影响建筑物抗震能力的因素

建筑的选址、设计、施工、建筑材料的选用等，都可能会影响到建筑的抗震能力。

1)建筑选址。由于断层移位是引起地震的最大因素，而且这种断层活动在未来也有可能再次重复发生，因此，建筑物应避开这些存在断层移位的地质危险区，而且在危险区两侧的一定范围内也不能规划建设建筑物，更不能将建筑物直接跨建在危险区上。同时，也要避免在冲积层、沼泽、坡地、河岸、池塘、悬崖等地质条件不好的区域选址建设建筑物。在考虑建筑物选址时，必须把地质条件作为一项重要的考量指标，对拟选址地震的震向进行充分的分析研究。从历次发生的地震来看，在建筑物的走向与地震震向平行的情况下，建筑物更容易倒塌；而在建筑物走向与地震震向垂直的情况下，建筑物则一般不会倒塌。因此，建筑的走向必须要避免与地震的震向平行，要尽量使建筑的走向与地震震向垂直。

2)抗震设计。随着经济社会的不断发展，我国在工程结构领域对抗震的研究逐步深入，抗震设计规范日趋完善，在建筑的抗震设计中考虑的问题也日趋全面，人们对建筑抗震设计的要求也越来越高。我国不断修订完善GB 50011—2010建筑抗震设计规范明确了建筑抗震设计有关要求。目前，在提高建筑结构的延性方面，“强柱弱梁”“强剪弱弯”和“强节点弱构件”等理念已被广泛认可。一般情况下,建筑物的抗震设计应重视建筑结构的规则性，以简单方正为上，外观为不规则、一字型、L，T，U、十、双塔、退缩造型的建筑,曲折变化的结构,耐震力较差，因为发生地震时,这种建筑物的转折处较多,若施工不良,易发生断裂、倒塌。抗侧力结构和构件应设计成延性结构，并有意识的加强薄弱环节，提高结构的总体抗震性能。

3)施工和管理控制。建筑物的施工质量应把握“柱强梁弱”的原则,因为遇到强震时,如果柱子不够强韧,房子就容易坍塌,而横梁则是慢慢被拉断,可以为居民逃生争取时间。提高混凝土墙和承重支柱的强度，把地基和接头加深，在发生大地震的情况下,摇晃结构体的压力,很容易就能从横梁转移到直柱上,也能有效提高建筑物的抗震能力，保障建筑物的安全。墙、柱、梁、板是建筑物的骨骼,绝对不可任意改变。在施工中，可以在框架结构中适当增加设置剪力墙和支撑系统，将其作为二道防线，也可以通过改进框架填充的构造、改进节点的构造、改进预制板的连接的构造等措施，以及保证混凝土达到设计强度、处理好施工缝的设置与连接，并加强施工监理和验收工作等，提高建筑的抗震能力。

4)建筑材料。从抗震角度考虑，建筑结构在材料的选择上应尽量做到质量轻、强度高、材质分布均匀，不同构件之间的连接要具有良好的整体性、连续性及延展性，而且能尽可能地发挥材料的强度。在此情况下，不同材料结构的抗震性能也不同：钢结构的耐震性较好、韧性较佳,最符合抗震材料的要求，但其造价及维护费用较高；现浇钢筋混凝土结构整体性好，造价低廉，有较大的抗侧移刚度，并且可保证结构具有良好的延性，但该材料在地震持续时间较长时，构件刚度会因裂缝的开展而递减；预应力混凝土结构在地震的烈度不大时结构不易被破坏，但是一旦混凝土开始压碎，预应力混凝土结构的承载能力就会急剧下降；装配式钢筋混凝土结构的最大的弱点在于连续性和整体性较差;框架节点等预制构件在接头和连接点存在薄弱的部位，不宜在高烈度地区采用；砖造的建筑物抗震能力较差；木结构的房子柔软性佳,但在地震中易发生火灾事故。