1、浅谈构造设防在房屋抗震的重要性 【摘要】近几年来 ,我国相继发生了 “ 四川汶川地震 ” 、 “ 青海玉树地震 ”等 7级及以上破坏性地震。房屋在地震的威胁中表现如何，再次引起社会的广泛关注。从地震后房屋的破坏形式上看，多数房屋未进行抗震设计和设防烈度不足，特别是未进行构造设防。本文正是立足地震对建筑的破坏性，分析地震破坏性与房屋抗震的关系，从低、多层房屋破坏的形式，阐述其低、多层房屋房屋抗震构造设防的重要性和可行性。针对灾后重建中依然存在的问题，提出在房屋建设中应加强城镇居民和农村自建房屋的科学指导和管理。 【关键词】房屋抗震；构造设防；科学 指导和管理 中图分类号： TU352.1+1 文
2、献标识码： A 文章编号： 【 Abstract 】 In recent years, our country have happened “wenchuan earthquake“, “qinghai jade tree earthquake“ level 7 and above and the devastating earthquto, once again, cause extensive attention of the whole sociake form look, most houses not aseismatic design and fortification inten
3、sity is insufficient, especially not tectonic fortarthquake, analyze the seismic destructive and building earthquake-proof relationship from low, the form of multilayer house destroyed in this paper, and its low, multilayer house seismic tectonic fortify the importance of houses and feasibilproblems
4、 in housing construction should be strengthened in rural and urban residents from the science of house guidance and managemtification; scientific guidance and management 我国是多地震的国家。汶川地震前半年，中国地震局发布了国家防震减灾规划（ 2006-2020 年）。规划中阐述，我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一。我国占全球陆地面积的 7，但 20 世纪全球大陆 35的 7.0 级以上地震发生在我国； 20
5、世纪全球因地震死亡 120 万人，我国占 59 万人，居各国之首。我国大陆大部分地区位于地震烈度 度以上区域； 32.5的国土面积位于 度以上的地震高烈度区域，包括 23 个省会城市和 2/3 的百万人口 以上的大城市。 地震是世界上最凶狠的自然灾害之一，它不仅可以造成建筑物倒塌、桥梁损毁、通讯设施瘫痪等直接或者间接的经济损失，还会造成人员重的大伤亡，以及滑坡、泥石流等次生灾害和恶疾传染病等不利后果。中国地震的特点是，频度高、强度大、分布广、震源浅，灾害损失严重。从 1974 年我国发布第一部工业与民用建筑抗震设计规范（ TJ11-74）建筑抗震设计规范，到 2010 年我国先后对建筑抗震设计
6、规范进行了四次修订，分别发布了 78 抗震规范、 89 抗震规范、 2001 抗震规范（ 2008 年汶川地震后进行了修订）和 2010 抗震规范，但是，我国的房屋抗震设防现状仅在城市（含县城所在地）建设方面有所提高，在乡镇建设方面仍然未得到重大改变，尤其是在农村根本就没有抗震设防。而事实上，乡镇和农村的建房总量和居住人口均大于城市。就拿 “ 四川汶川地震 ” 来说，地震所造成的损害很大一部分是由地震力引起建筑物的整体倒塌所带来的。如果这些建筑在设计之初进行了抗震防震设计，大部分损失都是应该可以避免的。建筑物的抗震防震设计可以说是抵御地震灾害的最后一道屏障，我们不能予以忽视而使人民生命财产得不
7、到保证。 一、建筑物受损原因及震害的特点 1.1 破坏原因。 在地震中，破坏建筑结构的主要因素是是地震所产生的地震力。地震力以地震波的形式表现出来，分为横波和纵波。地震时，由地震波引起的地面振动产生的地震力对建筑的结构包括建筑材料都是不小的考验。特别是地基、墙体、梁和柱，如果他们不能帮助减小地震对建筑物的影响，一旦出现损伤轻则出现裂缝造成建筑损坏，不能修复，重则整体倒塌，后果都是不堪设想的；如果遇到较大的规模的地震，其产生的地震力会造成更严重的伤害。总体说来，建筑损害主要表现在以下几个方面：承重结构承载力不足或过量变形造成的破坏；整 体布局不合理，局部应力或变形造成诸多的破坏，而这一点很容易造
8、成建筑物的倒塌；地基塌陷使得整体稳定性下降所造成的坍塌。 1.2 地震灾害的特点。 我们首先需要做的是针对不同的房屋结构进行分类，其主要包括土木结构、砖混结构、框架结构、框剪结构、框筒结构等。砖混结构的砖砌体抗压强度总体说来较高，然而他的延展度却较差，抗剪抗拉的能力相对较低，韧性差，如不设圈梁、构造柱和整体浇铸，地震所产生的地震力会使得墙体开裂、折断，导致建筑物的整体垮塌。土墙的承重结构，主要表现为墙体出现裂缝，地震力会加剧内外墙 咬槎不良进而造成倒塌；框架、框剪、框筒结构等结构，由于结构设计比较合理而且整体性较好，地震时即便出现墙体开裂的情况，但建筑物整体也不容易倒塌。 二、建筑物抗震设计与
9、抗震能力的关系 房屋的建筑材料和建筑结构在现实生活中呈现出千差万别的形式，我们需要根据不同建筑特点进行分析。生活中的建筑物结构，从范围上说主要包括农村和城市，从材料上主要包括土质和混凝土等材料混合所制。下面笔者将逐一展开论述： 2.1 农村建筑 我们讨论的农村建筑主要包括农村建筑农村土木结构房屋与砖木房屋。具 体说来：土木结构房屋主要指通过木材和泥土搭建的房屋，它只有单层木构架，土墙承重房屋和土坯做的围护墙，这种土木质地的建筑物在发生 5度以上的地震的情况下就会造成相当程度的破坏，所以其抗震能力比极差；6 度以上的地震会产生严重的破坏和大规模面积的房屋倒塌； 7 度以上的地震破坏，会造成更加严
10、重的、不可修复的程度； 8 度以上的地震所产生的地震力会使震源范围内的建筑几乎全部倒塌。由于这类房屋抗震能力和抗震效果是非常有限的，抗震设防的难度相比较而言较大。但是随着全国经济发展、尤其是农村经济的飞速发展，这类房屋正逐步淘汰，可以说 全国范围内这类房屋已很少存在。实践表明，对于这类房屋，在 6度及以下地震，其地震力对建筑物造成的主要破坏表现主要是墙体的变形、倒塌，但所造成的人员伤亡数量相对较小。然而，此类房屋在 6度以上地震作用下，屋架节点连接的牢固程度就很大程度上决定了建筑物是否倒塌。倘若房屋木构架的连接点是用其他铁质物件等作为节点的，在 6度地震所产生的地震力的作用下也很有可能保持房屋
11、主架不倒塌，但墙体状况如何仍是难以保证的。 相比较土木结构房屋而言，农村砖木结构房屋受到地震损害的程度要轻得多。一是砖墙较土墙体积小厚度薄，且 质量也较轻 ,砖墙厚度通常为180240 毫米左右，而土墙厚度通常在 400mm 以上，体积虽大却更容易坍塌；二是砖墙筑质量也相对更好。在砌筑砂浆强度有保证的前提下，当对木构架的节点通过铁质物件等进行连接，用预埋螺栓将墙体与木构架连接牢固，即便是在 7度地震所产生的地震力的作用下的平均震害指数也一般不会超过0.4，这个程度属于轻微破坏和中等破坏的中间状态。 2.2 城市建筑 我们讨论的城市建筑主要包括城镇砖混结构的建筑以及多层混凝土结构的建筑。具体说来
12、如下： 经过抗震设计的城镇砖混建筑， 只要保证施工质量，其抗震能力一般可以达到 “ 小震不坏 ,中震可修 ,大震不倒 ” 的设防目标。而对城镇砖混结构的建筑物进行防震设计所需要的费用不足建筑物总造价的 3%，这种性价比还是相当高的。 而城镇多层混凝土结构的建筑物，大多数都是按抗震设计规范设计建造的，除了个别因设计或施工质量出现疏忽而遭到破坏较严重外，在地震中一般表现较好。城镇多层混凝土结构的建筑物的抗震设防所增加的费用仅仅占城市房屋总造价的 8%13%左右，其性价比依然是很高的。 通过以上不同结构房屋的分类分析，我们不难得出如下结论：首先 ，地震灾害的程度往往通过建筑物以及人员伤亡来表现，因此
13、其表现出的损失主要是由房屋破坏损失构成的；其次抗震防灾、减轻地震灾害、保护人民生命安全的主要手段是提高房屋的抗震能力。因此，建筑抗震防震设计就显得尤为重要，一定程度上可以说是减轻地震灾害损失最重要的途径；最后，建筑物抗震设计所增加的费用仅仅占房屋总造价很小的比例，性价比相对较高。综上所述，地震的破坏力往往与建筑物的防震设计有着很重要的关系，进行抗震防震设计是减小地震破坏力，保证人民生命财产安全的重要途径。 三、抗震设防的基本要求 3.1.选择适宜的建设场地和牢固的地基。 要使建筑物建牢固、不会在地震中倒塌，就要科学、合理地选择适宜的建筑场地，因此，对建筑场地土层的性质了解和对工程类别的识别就显
14、得尤为重要。 1）在选择建筑场地时，应根据工程性质以及地质情况，结合场地土质和地形条件，尽可能选择对建筑物抗震有利地段，避开不利与防灾防震的地段，避免在危险地段内建造房屋或者其他建筑物。具体说来，不利地段主要涵盖软弱质地的土层、液化土，河道、旧河滩、池滩，高耸孤立的山峰、土质的陡坡、河岸和边坡的边缘地带，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀 的土层以及其他地震是可能发生落线、滑坡的地点；有利地段主要包括较为固定基岩、坚硬土，平坦、均匀的中硬土等； 2）地基基础的选择。根乃树之基，地基也是房屋的根基，地基对房屋的抗震性能影响不言自明，倘若选择或处理不好，地震所产生的地震力对建筑物的破坏力会非常之
15、大、造成的损失也会更加严重。在选择地基基础形式时，地基基础需要符合一定的要求，这样才不会出现不应有的损失，具体说来包括：夯实的土层，用砂、石垫层或换土等处理方法对淤泥、膨胀土地基处进行处理，这个处理过程是十分重要的；对上述方法不能处理的地基或处理不满要求的地 基，可采用桩基、筏基或箱型基础；基础要埋在冰冻线以下、地下水位以上，以防止基础受冻融反复作用而使建筑物倾斜、开裂甚至倒塌；基础底面要落到坚硬的老土层（或基岩）上，并探明地基下有无空洞、废井等；除此之外，还应该做好地基排水、散水基础设施的建设，防止地表水对建筑物地基的破坏。 3.2 房屋的抗震设防建筑设计。 有了良好的地基、还需要有良好的地
16、面建筑设计与之相呼应。建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体（注：形体指建筑平面和立面、竖向剖面的变化）的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施； 特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。具体表述为： 1）平面布置力求简单、规则、对称，避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼电梯间；避免楼电梯间偏置以免产生扭转的影响。 2）合理设置防震缝。一般情况下宜采取调整平面形状与尺寸，加强构造措施，设置后浇带等方法尽量不设缝、少设缝。必须设缝时应保证有足够的宽度。 3）外纵墙门窗洞口不应过大，房屋周边的窗间墙和四角墙体应有足够长度（规
17、范要求不小于 1.0m）；楼板不要出现过大的开洞和不规则的开洞。 4）合理控制 房屋的层高、层数和大开间房间，当必须设计时应不超过规范规定的尺寸，并按规范要求采取必要的抗震措施；减少房屋错层。 5）控制是建筑物顶部的设计，要尽量轻盈，减少多余部分的存在，注重采用构造合理的顶部设计。因此，在建造房屋的过程中，建筑物应当注意自身的质量设计，当然这种设计不能影响建筑功能的正常使用。合理的平面及竖向设计可以有效的解决这一问题，不仅可以保证材料利用的最大化，也可以实现建筑物最大程度的抗震要求。 3.3.房屋的抗震设防结构设计。 房屋的结构形式要合理，避免因结构不合理引起的荷载传 递不明确和构件受力不均造
18、成的结构破坏。具体来说，应当做到以下几点： 1）房屋整体规划应当整齐，高低高低错落有序，结构上的荷载和地震力传递途径必须明确；应避免因部分结构或构件的破坏致使建筑物在地震中造成不必要的损坏。 2）布局合理，加强楼梯以及其他公共建筑部分的抗震能力。其中值得注意的是楼梯，楼梯在地震中发挥这重要作用，是疏散人群的主要通道，一旦出现意外情况，后果不堪设想。 3）一般砖木结构及砖混结构的房屋不要建得太高，应按抗震规范要求控房屋的层数和高度。并按抗震设防要求设置构造柱、圈梁、现浇楼面和屋面，构造柱与墙 体、墙体转角和纵横墙交接处均应设置墙体拉接钢筋，不得使用砖砌平拱或钢筋砖过梁，圈梁应设置在楼层高度，并与
19、构造柱、楼屋面板一起整体浇铸。与此同时，应当注意地下建筑。地下室的整体性好，能提高稳定的上部结构，以减少损害建筑物的上部结构，以减轻建筑物在地震中的损坏。 4）合理的结构形式，墙体均匀、对称布置，在平面内对齐、竖向连续是传递地震作用的要求，这样沿主轴方向的地震作用能够均匀对称地分配到各抗侧力墙段，避免出现应力集中或扭转造成部分墙段受力过大而破坏、倒塌。我国不少地区的二、三层房屋，外纵墙在一、二层上下不连续， 即二层及以上纵墙外挑，在 7 度地震影响下二层以上墙体开裂、塌落（汶川地震中房屋破坏的主要形式之一）。 5）慎用和不用一些不合理的结构形式，如底部框架结构和内框架结构（这两种结构也是汶川地
20、震中房屋破坏的主要形式之一），底部框架结构一定要按规范要求设置抗震墙，且对称布置、规则有序， 2010 抗震规范已明确取消了内框架结构。 3.4.提高建筑物的施工质量、确保建筑物的整体性是抗震设防重要环节。 由于地震的重复周期较长，如 1976 年唐山、松潘平武大地震后，相隔32 年后才发生汶川大地震。因相隔时间太长， 人们的防震抗震意识就会有所松懈，对地震带来的危害就容易忽视，特别是近段时间来又出现了对施工中结构抗震措施把关不严的现象。 1）加强砌体结构的整体施工质量，按照现行的规范要求，砌体结构的施工质量应不低于 B 级。砌体结构的材料要求： a）普通砖和多孔砖的强度等级不应低于 MU10
21、，其砌筑砂浆强度等级不应低于 M5； b) 混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于 MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于 Mb7.5。混凝土结构的材料要求：构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件的混凝土强度等级不应低于 C20。 2）在 施工中，当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率要求。 3）钢筋混凝土构造柱和底部框架 -抗震墙房屋中的砌体抗震墙，其施工应先砌墙后浇构造柱和框架梁柱。 4）施工中切不可偷工减料，应严格按规范要求和设计图施工，加强施工管理保证施工质量，从总体上提高建筑物的质量和防震抗震能力。 四、科学指导和管理
22、 政府相关部门应加强对农村自建房屋及乡镇建筑物建造的指导和管理，在提高房屋抗震方面起着很重要的作用。具体说 来主要包括以下几个方面： 对辖区内原有建筑进行彻底盘查，对有隐患的建筑采取相应的加固改造，加强公共建筑的抗震减灾能力（如中小学校舍、幼儿园、福利院等）。 严格监督在建、即将建设的建筑物的抗震设防情况，确保有资质的设计工程师进行设计、有资质的施工队伍进行建设，从 “ 源头 ” 上杜绝不按抗震设防的情况发生。 通过立法形式明确建筑物抗震设防的标准，杜绝未经批准建造和私搭乱建（如当前存在的大量小产权房问题）。 做好防震减灾方面的配套措施。包括做好防震减灾宣传、监督建筑物的施工质量、 对农村自建
23、房屋进行科学的指导和帮助，完善建筑物的抗震设防等等。 总之，政府在建筑物抗震设防方面应承担更多的社会责任，实行科学指导和管理，使建筑物抗震设防的政策真正落到实处，使人民生命财产安全能够得到切实的保障和维护。 五、结束语 尽管地震灾害带来的影响和破坏力很大，到目前为止还难以做到左右其触发机制和有效预报，但是我们可以通过其他手段来达到防灾减灾的目的，如抗震设防。根据 1990 年中国地震动参数区划图（ 2008 年汶川地震后，相应调整了四川、陕西、甘肃三省部分地区的设防烈度。 目前，新的中国地震动参数区划图正在修订中），我国 5 度地区为 384.5104km2 ，占40.0%； 6 度区为 26
24、3.5104km2 ，占 27.5%； 7 度及以上地区为312.0104km2 ，占 32.5%；换言之，在 6 度区一般低、多层房屋仅按构造设防，就可完成 45.79%以上地震区的房屋抗震设防，达到防震减灾的目的；即使在 7度及以上地震区，如果对低层房屋房屋进行了构造设防，也能取得良好的效果。从而做到 “ 大震不倒、中震可修、小震不坏 ” ，减少地震灾害带来的财产损失和人员伤亡。最终的一点就是提高建筑物的防震抗震 设计，只有最大程度提高建筑物本身抵挡自然灾害的能力，才能将自然灾害带来的后果降到最小。勿以善小而不为，勿以恶小而为之。切不可为了降低成本、提高效益、缺少科学指导和管理而减少了保证建筑质量要求。保证人民生命财产安全才是一切关键所在。 参考文献： 高小旺，刘佳，高炜 .不同建筑物抗震设防的目标和标准探讨 J.建筑结构 .2009(4) 葛学礼，王亚勇，朱立新 .建筑抗震设防是减轻地震灾害的根本途径 .J.工程抗震 2003（ 6） 张勇 .试论建筑抗震设防的目标和基本要求 .J. 建筑与工程 2011（ 5） 中国地震局监测预报司 .中国大陆地震灾害损失评估汇编 .地震出版社 , 2001 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 中国建筑工业出版社， 2010
