1、由震害对结构抗震设计的反思摘要：本文根据地震受灾区的相关图片及资料，从地震的成因及其破坏现象等几个方面，分析探讨震害的经验教训。 关键词：地震地震成因震害抗震设计 结构型式 中图分类号：U452.2+8 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 近期国内地震频繁，2013 年 4 月 20 日发生在四川芦山的 7.0 级地震是继 08 年汶川地震后的又一次强烈地震。灾难面前如何减少生命及财产损失，成为普遍关注的问题。本文依据建筑物震害基本特征结合相关规范 ，对结构抗震的延性设计和具体的抗震措施提出自己的几点认识。1.地震概论1 1.1 地震成因 地球内部总在不停地运动，运动过程中存在着巨大的能量，
2、岩层在这些力的作用下，使处在原始水平状态的岩层发生变形。当作用力仅能使岩层产生弯曲变形而没有丧失其连续性时，岩层只产生褶皱；但当作用力超过岩层所能承受的程度时，岩层产生断裂和错动从而引起振动，并以弹性波的形式传到地面，形成了地震。由于岩层的破裂往往是由一系列裂缝组成的破碎地带，整个破碎地带的岩层不可能同时达到平衡，因此，在一次强烈地震（主震）之后，岩层的变形还将继续进行调整，进而形成余震。 1.2 地震类型 按其成因地震可以分为三种主要类型： 火山地震由于火山爆发，地下岩浆猛烈冲击地面时引起的地面振动。这种地震释放能量小，相对来说影响范围和造成的破坏程度均比较小。 塌陷地震由于地表或地下岩层因
3、某种原因突然造成大规模陷落和崩塌时引起的地面振动。此类地震不仅能量小，数量也少，震源极浅、波及范围很小。 构造地震由于地壳运动产生的自然力推挤地壳岩层，使其薄弱部位突然发生断裂错动。此类地震破坏性大、发生频繁、影响面广，约占破坏性地震总量的 95%以上。 ； 2.地震的破坏现象1 2 2.1 地表破坏 （1）地裂缝 强震时，地表裂缝时常见的现象。它可分为两种类型：一种是由于地下断层错动延伸至地表的裂缝，称为构造地裂缝。另一种是在湖河岸边、古河道上、陡坡及较厚的饱和松软土层地区产生的地表裂缝。它一般规模较小，但数量较多，通常造成公路、房屋破坏。 （2）地面下沉（震陷） 这种震害会造成地面结构的不
4、均匀沉降，严重时可使成片的建筑物下陷。地面下沉多发生在岩溶洞、采掘的地下坑道以及在松软而富于压缩性的土层中。 （3）喷砂冒水 在地下砂层较浅、水位较高地区，地震时的强烈振动使地下水压力急剧升高，并使含水粉细砂层液化，地下水夹着砂子经地裂缝或土质松软的地方喷出。 （4）滑坡 在陡坡、河岸等处，在强烈地震的摇动下常引起塌方、滑坡。 2.2 建筑物的破坏 按照其破坏形态及原因，可分为以下几种类型： （1）结构丧失整体稳定性 结构构件连接不牢、节点破坏及支撑失效等，使建筑物丧失整体稳定性，从而发生局部或全部倒塌。 （2）结构强度不足而造成的破坏 由于承重构件的抗剪、抗弯、抗压强度不足或变形能力不够而发
5、生破坏，以至造成建筑物丧失其使用功能。 地基失效造成的破坏 虽然建筑物上部结构或构件本身无损坏，但由于地基震陷或地基土液化而使建筑物倾斜甚至倒塌. 2.3 次生灾害 地震时，水坝、给排水管网、煤气管道、供电线路以及易燃、易爆、有毒物质容器的破坏，可造成水灾、火灾、空气污染等灾害。这种灾害有时造成的损失更大，特别是在大城市和大工业区。例如在日本发生的里氏 9.0 级地震引发海啸，并致使福岛核电站的爆炸及放射性物质的泄露造成大范围区域不同程度的核污染。 3.抗震设计的基本原则1 5 抗震设计要求结构在强度、刚度、延性变形及吸能能力等方面有一种最佳的选择，使其能够经济地达到“小震不坏、中震可修、大震
6、不倒”的目的。到目前为止，人们对地震及结构地震反应的许多规律未完全认识；抗震设计计算方法还不够完善。要精确地进行结构抗震计算是困难的。人们在总结历次地震灾害的经验中发现，合理的结构抗震设计，不能仅仅依赖于“计算设计” ，更取决于良好的“概念设计” 。 抗震设计应尽可能遵循以下一些基本原则： 场地选择宜选择对建筑抗震有利地段，避开对建筑抗震不利地段，当无法避开时，应采取适当的抗震措施。 地基和基础设计 同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上，也不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。当地基有软弱粘土、可液化土或严重不均匀土层时，宜加强基础的整体性和刚性，以防止地震引起的动态和永久的不均匀变形。
7、在地基稳定的条件下，还应考虑结构与地基的振动特性，力求避免共振影响。 建筑和结构的布局 无论在建筑平面或立面上，应力求使质量、刚度、延性等均匀、对称、规整，避免突然变化，出现薄弱部位、薄弱层，从而引起过大的局部振动和应力与变形的集中。 4.几种结构型式的抗震设计1 4 4.1 砌体房屋抗震设计 多层砖房的破坏率比较高，然而在 7 度、8 度、甚至在 9 度区，受到轻微破坏或者基本完好的也不乏其例。所以，经过合理的抗震设防并保证施工质量，砌体结构房屋是具有一定抗震能力的。 砌体结构震害分析 多层砖房的破坏规律及其原因大体有：房屋倒塌；墙体破坏；墙角破坏；楼梯间的破坏；纵横墙连接的破坏；楼盖与屋盖
8、的破坏，以及附属构件的破坏。 （2）多层砌体结构抗震设计的一般规定3 对于多层砌体结构建筑抗震规范明确规定需满足如下条件：房屋总高度和层数限制；房屋最大高宽比限制；房屋的结构体系及平面布置；抗震横墙的间距限制；房屋的局部尺寸限制； 多层砌体房屋的抗震验算 对于多层砌体房屋，一般只考虑水平方向的地震作用，将水平地震作用分解为沿房屋两个主轴方向分别进行抗震验算。计算楼层地震剪力在墙体间的分配，最后进行墙体截面抗震承载力验算。 砌体结构抗震构造措施 措施主要有以下几方面：设置钢筋混凝土构造柱及芯柱；现浇钢筋混凝土圈梁的设置；墙体间的连接；楼、屋盖的抗震构造；楼梯间的抗震构造等。 4.2 钢筋混凝土多
9、层和高层房屋的抗震设计 钢筋混凝土结构是我国多层和高层房屋最常用的一种结构类型，通常分为：框架结构，框架抗震墙结构和抗震墙结构。 （1）钢筋混凝土结构的震害分析 多层和高层建筑中的几种主要震害特征：结构平面不对称产生的震害；结构竖向刚度、强度不均匀产生的震害；防震缝不合理设置产生的震害；框架梁、柱及节点的震害；填充墙的震害；抗震墙的连梁和墙肢底部的震害。 （2）钢筋混凝土结构抗震设计的一般规定3 建筑抗震规范给出了多层和高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计的一般规定：抗震等级的划分；房屋最大适用高度；区分规则结构与不规则结构；防震缝；结构布置等。 钢筋混凝土结构抗震设计的一般步骤 一般包括下列步骤：
10、a. 确定结构方案与结构布置；b. 初步确定梁、柱、抗震墙截面及材料强度等级；c. 确定结构地震作用； d. 抗震变形验算及内力分析； e. 荷载组合及截面设计； d. 结构和构件的抗震构造措施 我们在日常的设计中须结合规范及自身经验合理地进行抗震计算，采取正确的抗震构造措施，使我们的建筑更加安全。 1 李宏男 建筑抗震设计原理 中国建筑工业出版社 1997.7. 2 黄世敏，杨沈等， 建筑震害与设计对策中国计划出版社2009.11. 3 中华人民共和国住房和城乡建设部， 建筑抗震设计规范中国建筑工业出社版 2010.08 4 赵西安 高层建筑结构实用设计方法上海：同济大学出版社1993. 5 郭继武 建筑抗震设计北京：中国建筑工业出版社，1992.
