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不同建筑如何抵御地震

作者：建筑钢结构网    
时间：2012-07-04 09:01:36 [收藏]
地震来临，房倒屋塌，人员伤亡，这是每次强震来临时都要遇到的问题，那么面对无法预知的地震，建筑如何防范呢？“避让原则”是建筑抗震的第一原...
    关键词：建筑抵御地震 钢结构抗震
     地震来临，房倒屋塌，人员伤亡，这是每次强震来临时都要遇到的问题，那么面对无法预知的地震，建筑如何防范呢？

          “避让原则”是建筑抗震的第一原则

          在专家眼里，地震断裂带被形象地视为方便食品外包装封口处的一个口子，因为这是应力集中的部位，从这里容易撕开。试想，如果把建筑工程建在地震断裂带上，一旦地震发生，后果将不堪设想，这样的建筑并不是用技术手段就可以达到抗震目的的。

          因此，建筑抗震的首要原则就是要避开活动断裂带。据了解，目前，新建房屋在动工之前，建设部门都要求开发商聘请专业的地质勘测部门对这块土地进行地质灾害评估，如果有地质灾害，就不能在这里建房。

          不过，避开断裂带不意味着不能在断裂区盖房子，中国地质科学院地质力学研究所谭成轩告诉记者，在两条断裂带之间建房并没有问题，犹如马路上下行车道间的“安全岛”。

          按照我国《城市抗震防灾规划标准》的规定，一般要求地震断裂带两侧50米范围内绝对禁止修建建筑，而那些不可能断定位置的活动断裂带，要求建筑避让在200米以外。

          据了解，北京奥运会主场馆——鸟巢、水立方等的规划建设就是一个很好避让活动断裂带的例子。北京奥运公园场址位于黄庄-高丽营活动断裂带附近，在地质人员对这条断裂带的准确位置、宽度和断裂活动进行仔细勘查后，采取了避开活动断裂带的办法，安全性得到了保证。

          砖混结构抗震还是“差点劲”

          “原则上来讲，不论是什么类型的建筑，只要根据《建筑抗震设防分类标准》，达到与其功能重要性相符的地震设防烈度，并按照该设防烈度的标准设计并施工，建筑物就是相对安全的。”北京市建筑设计研究院研究所所长苗启松表示，“不过就建筑结构和材料本身，确实在抗震性能上存在差别。”

          我国从上世纪70年代到90年代之间建起的房屋多采用的是砌体结构，简单说，就是砖块加预制板的组合。而砖块受到震动时，砖缝之间的灰浆就瓦解了，建筑物随之倒塌。这类房屋几乎没有任何的抗震能力，在汶川地震中被夷为平地的多是这种结构材料的。

          不过这样的房屋也不是完全无药可救。一个木桶要最终成型必须要被牢牢地箍紧，否则容易散架，砖块就如同组成木桶的板块，如果加上钢筋混凝土的圈梁和构造柱，把建筑物外墙及预制板紧紧地包裹起来，这样建筑的整体刚度、墙身的稳定性，以及自身的承载能力都会得到提高。房屋也从单纯的砌体结构变成了砖混结构。

          汶川地震后，北京市从2009年初就开始对现有中小学、幼儿园，以及医院等公共建筑进行抗震加固大修，针对的主要就是砌体结构的房屋。

          而即使加固成了砖混结构，要保证抗震性能还必须满足一些条件，比如限高。普通住宅楼砖混结构可以建到6层，而学校、医院由于开间面积比较大，本来支撑就少，承载能力相对较弱，如果楼层过高，就容易倒塌，因此，一般情况下只能建到5层，有的宽度达到了6-9米，则最多只能建3层。

          苗启松告诉记者，砖混结构已经不是新建建筑的优先选择了。由于砖混结构的主要材料还是比较脆，其抗剪、抗拉和抗弯强度较低，尤其不适合大跨度的建筑物，因此，其被规定的建筑寿命最多为50年，而且要严格执行国家建筑标准抗震7度。 

          钢结构建筑要保证焊接质量

          据苗启松介绍，目前比较常用的抗震性能相对较高的是混凝土结构的建筑，包括剪力墙和框架结构两种。

          剪力墙通俗地理解就是把砖砌的墙换成钢筋混凝土的，混凝土拥有较强的抗压能力，这样的墙板更能够承受来自竖向和水平方向的力。如今，大部分高层住宅楼采用的多是这种结构，因为住宅的面积不会很大，并且被分割成多间，就需要更多的墙板，墙板承重能力越好，房屋的抗震性自然就越强。

          而框架结构，可以被形象地认为是用钢筋混凝土浇灌成承重的梁、柱，组成建筑物的骨架，同时，房屋墙体不承重，仅仅是起到围护和分隔的作用，一般由轻质板材砌筑或装配而成，楼板则同样是混凝土的现浇板。

          框架结构则通常用于商业建筑，比如写字楼，还有一些医院、学校，因为这些建筑的开间都比较大，没有那么多承重墙。由于框架结构可以被认为是“组装式”的，方便产业化生产，不但对环境影响小，还可以节省大量人工费用和时间。因此，在国外，框架结构成为了一种建筑流行趋势，一些住宅项目也在纷纷应用。

          “从汶川地震的情况来看，砖混结构建筑确实损毁比较严重，不过这是由于大多数建筑没有按照抗震设计标准建造或者加固造成的。事实上，我们还发现在一些混凝土结构的建筑中主要是框架结构的建筑也损毁得很厉害。” 苗启松说。

          苗启松在汶川地震废墟现场曾看到一个框架结构的建筑，一层是大商场，楼上是住宅，由于骨架造得太细，楼层又多，地震中，整个一层都已经不见了。“这就是典型的不符合抗震设计标准的做法。”

          而最被人们津津乐道的“五星”建筑结构还要数钢结构，这是因为钢结构是以钢材为主要结构材料的。而钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大、柔韧性好，可以承受较大变形，能很好地承受动力荷载，因此，具有很好的抗震能力。

          当然，如果是一座钢结构的建筑自然造价不菲，一般而言主要是新建城市重点建筑工程，尤其是超高层或者跨度非常大的建筑。以北京奥运会为例，鸟巢、水立方、五棵松体育馆等都是这种结构。此外，国家大剧院、新央视大楼、新北京电视台也都是钢结构建筑。

          但是，苗启松告诉记者，钢结构抗震性能好需要建立在焊接质量有保障的情况之下，否则整个结构性能就会受到很大影响，地震的时候焊接处容易出现断裂。“根据目前国内的建筑施工水平，普通钢结构建筑的焊接质量还不能完全保证。”他坦言，“我们急需一批有良好技术素养的产业工人。”

          另类建筑抗震设计需花大力气

          有建筑设计师提出，塔楼比板楼的抗震性能好。苗启松则认为，两者都是剪力墙结构，其实性能差别并不大，如果必须比较，那么塔楼的长宽比例比较小，两个方向上的受力会相对均匀一些。

          在他看来，老百姓在选购房屋的时候比较塔楼、板楼的意义确实不是很大，不过，如果碰到一些“奇形怪状”的建筑，还是尽量“躲”远点。

          “那些另类建筑，即使在设计和建造上花再多的钱去提升抗震性能，当地震来临时也比不过那些规规矩矩的建筑来得稳当。”苗启松说，在建筑设计中讲究的是概念设计，这是一个非常完整并且全面的设计过程，所有创意、想法最终需要统一到理性思维。“而过于怪异的建筑在概念设计上，就不满足建筑抗震规范中的强制性条文——规制性要求。”

          至于超高层建筑，只要把地震荷载取大一点，设计保守一点，以及采取一些其他的抗震措施，老百姓也是可以放心的。比如把原来使用的混凝土剪力墙换成钢板剪力墙，或者在建筑中增加一些效能减震器，可能是一面墙也可能是一个撑子，当地震来临时，这部分结构会先吸收地震释放的能量，即使破坏了，也不会影响整座建筑的稳定。盘古七星大楼就应用了这项技术。

          不过最保险的做法是在建筑物下面铺一层隔震垫，让地震影响不到上面的建筑。苗启松表示，唐山一所学校已经使用了该技术。“近来几次4级左右的地震，在那样的建筑里根本不会有任何的感觉。”据了解，该技术会让建筑造价高出10%左右。 
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