从地震浅谈钢结构在民用建筑中的应用

金雨扬

摘要：地震，一种地壳快速释放能量而造成的地面震动现象。或许只是陆地板块间的小小碰撞，却总能引起极大的反应。天灾无情，地震无可避免，给人类带来的损失也是不可估量的。但人类并没有放弃与地震的斗争。近几年科学家正在尝试从建筑方面进行改良，钢结构的建筑形式逐渐出现在人们的视线中。本文将从我国2008年四川汶川地震谈起，通过分析地震中建筑的实际受灾情况，探讨钢结构这一建筑形式的特点，简单论述钢结构对于民用建筑抗震方面的影响。

关键词：地震;建筑;钢结构

中图分类号：TU391

文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018）12 - 0150 - 01

1 汶川地震受灾情况

512汶川大地震是国人心中永远的伤痛，许多鲜活的生命一夜消失，建筑倒塌，财产毁损，各种损失不计其数。因本文主要讨论地震对于建筑结构的相关影响与预防，所以不会过多谈及其他方面损失。

在这次地震中，损毁塌陷的房屋达到一千五百万间之多，其中更是不乏医院和学校这些公共场所，建筑倒塌引起的大量人员伤亡引起了社会各界的重视。

首先是学校范围，地震时期的学校建筑采用的是传统砖木堆砌的方式建成，另有钢筋混凝土的框架形式。地震发生时砖木堆砌结构很快出现塌陷现象，又因为地处地震重灾区，还不时发生砖木坠落的情况。钢筋混凝土的结构相较于砖木结构稍好一些，但也有很多发生了严重损毁坍塌。统计数据表明，此次地震中坍塌损毁的中小学校达到四十多所，另有校舍大规模坍塌，导致教师、学生大量伤亡。并且这些仅仅是来自震后不完全统计。

医院是和学校一样的人群大量聚集的场所。但是和学校一样，医院也多采用砖木堆砌的混合结构建成。因此地震时期医院坍塌、损毁的情况也时有发生。周边几乎所有的医院都难逃厄运，都江堰市中医院、绵竹市第三医院、青川县人民医院、青川县中医院、青川县妇幼保健医院、汉旺天池煤矿医院等，有的甚至发生了严重塌陷。

震后回顾，许多学者和工程建造者都对学校和医院建筑的抗震性能给予了极大的关注。最终依据国家出台的法律规定把人数较多的学校、医院划人了乙类建筑的行列。乙类建筑，即地震时不能停止或能够尽快运行使用的建筑场所，这对建筑的抗震要求是极高的挑战。细心了解，我们不难发现国外对于学校和医院建筑的建造即是十分严格的，因为这些建筑在平时生活中负责的仅仅是日常工作，教育学生或是治病救人。然而一旦灾难来袭，学校的建筑可以为学生们提供最好的避难场所，保证国家这些未来的希望不会有生命威胁。学校建筑中常见的宽阔的教室和体育场馆即是用作这个用途。而医院的坚固则是为了保证它正常的职能，救助伤员，救灾的有生力量很大一部分保存在这里。

2 钢结构的抗震性能

建筑形式中的钢结构，突出特点是质量轻、强度好、延展性和滞回性也相较于别的材料优越许多，这些都是它成为抗震建筑结构的首选原因。

首先从强度来说，钢铁材料的强度毋庸置疑，同等条件下钢铁材料可以比混凝土结构的强度高出8倍之多，但是质量上却不会增加负担，它的密度仅仅是混凝土材料的3倍多。所以相同压力条件下，钢结构更显轻便，减少了施工难度。并且钢结构多采用空腹设计，而混凝土则是实腹截面，大大降低了自身对于截面的利用率。地震时如果能采用钢结构的建筑形式，可以减轻建筑四成到五成的质量，降低建筑的自身压力，减少损失。

历史记录上对于地震的受灾结果表明，同一地区相同气候环境下，钢结构的抗震性能确实优于混凝土结构建造的房屋。其中采用钢结构建造的房屋基本上得以保存，大规模毁损的情况较为少见，但是混凝土结构的建筑则破坏严重，坍塌断裂时有发生。而具体考察钢结构建筑的损坏程度，大多数集中在节点的连接部分，支撑的架子或柱子区域，也有的是整体结构变形而引起倒塌，少数因为建造年代久远有建筑构件损坏的情况发生。虽然钢结构房屋相比于混凝土与砖木结构有很多优点，但是也有压屈破坏的情况发生，造成压屈损坏是因为地震中建筑承受的压力远超出了材料本身的承受能力，因此钢结构毁损的情况也时有发生。

3 民用钢结构建造原则

首先要确保钢结构的建设不能过于随性，要遵循一定的规则。仔细观察不难发现，大部分的建筑在设计建造时多选用对称性的建造形式，这让建筑的外形看起来十分具有美感，也能夠体现居住者的不凡品味。但是美观只是建筑选取对称方式的其中一个原因，另一方面，对称的建筑能让房屋各部分的受力更加均匀。尤其对于钢结构来说，建筑本身质量有限，地震发生时地壳的运动也会带动房屋一起晃动，如果是不规则的建筑，很有可能会让建筑毁于自身的受力不均，从中间分裂墙体，而不是像一般建筑一样毁于材料整体结构的坍塌。

其次要注意建造时的相关性与连续性。民用钢结构建造初期往往缺乏专业人员的指导，建成就是目的，质量与最终的功能反而被忽视。民用建筑中往往会因为最初没有经过合理设计，而使得建筑的各部分相互分离，各成一体。这在砖石混凝土结构中不会有太大影响，但是对于钢结构来说分离意味着建筑整体的失效。地震中，连成一体的钢结构可以在建筑受到外力冲击时快速把收到的力分散到建筑全身，从而减小力的影响。

综合上所述，地震带来的后果也是灾难性的。人力没有办法阻止地震的发生，但是可以通过改变自身来减少地震给人类造成的影响。比如对于公共场所和民用建筑采用钢结构建筑形式。但是建筑过程中的一些问题也需要及时发现和修正，比如建筑物的对称性和整体相关性等。积极推广钢结构，也是防震的有效措施之一。

参考文献：

[1] 鲍玉龙;王航.民用建筑结构的抗震理念设计.2011 - 10

[2]石磊.民用建筑钢结构技术规程的抗震设计及应用.2017 - 09