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怎樣設(shè)計(jì)建筑物才能抗震
點(diǎn)擊次數(shù):1563 更新時(shí)間:2013-04-23

     引入建筑物抗震理念

    地震本身并不傷人,造成人員傷亡的,是由它引發(fā)的房屋倒塌、山體滑坡等次生災(zāi)害,其中前者又在人員傷亡統(tǒng)計(jì)中占絕大部分。就目前的科技能力而言,減輕地震災(zāi)害損失的*辦法,應(yīng)放在提高建筑物抗震設(shè)計(jì)上。
    劉志剛是我國(guó)zui早從事建筑物抗震研究的專家之一,據(jù)他介紹,我國(guó)的建筑物抗震規(guī)范是在一次次災(zāi)難教訓(xùn)中逐漸改善的。新中國(guó)成立時(shí),引入建筑物抗震理念是*個(gè)五年計(jì)劃(1953~1957年)期間,在蘇聯(lián)援建中國(guó)的151個(gè)工程中,引進(jìn)了建筑物的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。1966年河北邢臺(tái)地震,引起國(guó)家有關(guān)部門重視,于1974年頒布《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》;1978年吸取唐山大地震的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對(duì)部分內(nèi)容予以修正;1989年又再度修改。我們現(xiàn)在使用的是2001年版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》中的抗震設(shè)防烈度,是根據(jù)國(guó)家*公布的《烈度區(qū)劃圖》確定的。
    據(jù)劉志剛介紹,建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是“小震不壞,中震可修,大震不倒”。所謂中震,是指建筑物要達(dá)到所在地區(qū)在《烈度區(qū)劃圖》中劃定的烈度標(biāo)準(zhǔn)。小震、大震,是在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下調(diào)、上浮1.55至1度。如在汶川地區(qū),它的一般建筑物的抗震烈度是7度,就是說在發(fā)生烈度為5.45的地震情況下,建筑物不應(yīng)該損壞;在烈度為7度的情況下,建筑物仍可修復(fù);在發(fā)生8.3度或9度的情況下,建筑物不應(yīng)該倒塌。在發(fā)生地震時(shí),即使烈度超過建筑物的承受極限(大震),某些韌性好的建筑物也不是瞬間倒塌,應(yīng)該有逃生時(shí)間。
    基礎(chǔ)隔震讓建筑物有緩沖
    鑒于地震預(yù)報(bào)仍然是世界性的難題,各國(guó)都將重點(diǎn)放在如何提高建筑抗震性能上。
    許多國(guó)家在研究和應(yīng)用抗震建筑的時(shí)候,離不開抗震理論的指導(dǎo),其中“基礎(chǔ)隔震”作為zui為成熟的抗震理論,已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。
    “基礎(chǔ)隔震”是在建筑物底部與地基之間,增加適當(dāng)?shù)木彌_物,使建筑物在受到地震波作用后的加速度反應(yīng)大大減弱,同時(shí)讓建筑物的位移主要由隔震系統(tǒng)提供,從而使建筑在地震過程中發(fā)生的變形非常小,達(dá)到防護(hù)目的。目前的基礎(chǔ)隔震技術(shù)主要分為兩大類:疊層橡膠支座;滾動(dòng)、滑動(dòng)支座,包括砂墊層、石墨墊層。在實(shí)踐中隔震建筑的抗震效果令人驚嘆,這促使各國(guó)相繼制定出適合自己國(guó)情的隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),尤以中、美、日三國(guó)有代表性。
    我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2001年)在基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)目標(biāo)上規(guī)定:在遭受小強(qiáng)度地震影響時(shí),建筑結(jié)構(gòu)基本不受損壞和影響使用功能;當(dāng)遭遇設(shè)防烈度的地震影響時(shí),不需修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí),將不發(fā)生危及生命安全和喪失使用功能的破壞。
    美國(guó)在《建筑統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)范》(1997年)中規(guī)定了如下隔震設(shè)計(jì)目標(biāo):受中、小地震作用時(shí),結(jié)構(gòu)元件、非結(jié)構(gòu)元件或建筑物內(nèi)的設(shè)備等不出現(xiàn)破壞;受大震作用時(shí),隔震體系不出現(xiàn)破壞,結(jié)構(gòu)原件不出現(xiàn)大的破壞,非結(jié)構(gòu)元件不出現(xiàn)重大破壞,并且不影響結(jié)構(gòu)的功能。日本在《日本建筑隔震設(shè)計(jì)指南》中的隔震設(shè)計(jì)目標(biāo)較為簡(jiǎn)略:在大地震時(shí),隔震建筑上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生破壞,人員安全和財(cái)產(chǎn)安全可以得到保證。
    加裝“阻尼器”消耗地震能量
    在抗震加固技術(shù)上,國(guó)內(nèi)外目前廣泛采用的是消能減震技術(shù),即在建筑結(jié)構(gòu)中增加各種“阻尼器”。在物理學(xué)上,使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦和其他阻礙作用,稱阻尼。安置在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上的“特殊”構(gòu)件,可以提供阻力來耗減運(yùn)動(dòng)能量的裝置,就稱為阻尼器。這種阻尼器用在建筑物的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上,可大量消耗地震波輸入到建筑物的能量,保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞。與增強(qiáng)梁、柱、墻來提高抗振動(dòng)的傳統(tǒng)方法相比,阻尼器消能減震技術(shù)具有保持建筑原貌、效果明顯、節(jié)約經(jīng)費(fèi)和縮短工期的優(yōu)勢(shì)。
    據(jù)介紹,美國(guó)舊金山的威爾斯?法戈銀行大樓在1989年地震中受損,其加固就采用了金屬阻尼器;美國(guó)波士頓的一幢35層建筑在1996年進(jìn)行抗震加固,共安裝了40個(gè)黏滯流體阻尼器。國(guó)內(nèi)在這方面也有不少的工程應(yīng)用,1997年沈陽市政府大樓在抗震加固中采用了摩擦耗能阻尼器,1998年啟動(dòng)的首都防震減災(zāi)示范區(qū)中,北京的一些標(biāo)志性建筑如火車站、北京展覽館、北京飯店等,均采用黏滯阻尼器進(jìn)行了加固。

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