石雪松
遼寧省海城市規(guī)劃設(shè)計院(114200)
《抗震防災(zāi)規(guī)劃》的編制,增強(qiáng)了城市整體減災(zāi)能力,也促使建筑抗震設(shè)計有更高的要求,即必須運用現(xiàn)代抗震科學(xué)技術(shù)的成就,采用合理的安全的經(jīng)濟(jì)的抗震設(shè)計方法,來改善建筑物的抗震性能。
總結(jié)編制《抗震防災(zāi)規(guī)劃》的經(jīng)驗,可以認(rèn)為以下諸項對策是搞好建筑物抗震設(shè)計的保證。
70年代,我國的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是“裂而不倒”,即允許建筑物在遭遇相當(dāng)于設(shè)防烈度的地震影響時,結(jié)構(gòu)有一定損壞,但這種損壞不需修理或經(jīng)一般修理即可照常使用,這是一個起碼的較低標(biāo)準(zhǔn)的要求。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和抗震防災(zāi)科學(xué)技術(shù)水平的提高,設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)也將不斷提高?,F(xiàn)已研究采用新的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)即“小震不壞,中震可修,大震不倒”,并將設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建立在概率預(yù)測的基礎(chǔ)上。
避免地震時發(fā)生次生災(zāi)害,是抗震設(shè)計中的一個很重要的方面。
應(yīng)特別注意易于釀成火災(zāi)、爆炸、溢毒等次生災(zāi)害的工業(yè)建筑物,設(shè)計時可根據(jù)本地區(qū)規(guī)定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)烈度并適當(dāng)提高抗震措施進(jìn)行設(shè)計,房頂采用輕質(zhì)材料。公共建筑應(yīng)考慮疏散問題,一般可與防火疏散同時考慮。另外,建筑設(shè)計也應(yīng)考慮到:煙囪、水塔等高聳構(gòu)筑物,應(yīng)與居住房屋公建等保持一定的安全距離。對于地震后停電、停水、停氣等可能造成的次生災(zāi)害,亦應(yīng)預(yù)先有充分的估計。
設(shè)計新建建筑時,要選擇對抗震有利的地段,避開對建筑抗震不利的地段,當(dāng)無法避開時,應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧?;不?yīng)在危險地段建造各類工業(yè)與民用建筑。對于易液化地基,一般避免采用未經(jīng)加固處理液化土層作為天然地基的持力層,應(yīng)根據(jù)液化等級和具體情況適當(dāng)選用處理措施?;A(chǔ)設(shè)計應(yīng)減少基礎(chǔ)偏心,加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性和剛性,沉降縫與抗震縫相結(jié)合協(xié)調(diào)處理。
合理的結(jié)構(gòu)選型是保證建筑物抗震性能的重要因素。
選擇有利于抗震的建筑平面,是抗震設(shè)計的重要環(huán)節(jié),特別是在高層建筑中尤為重要。規(guī)則形狀的建筑物(矩形、圓形等),地震時振動較單純,整體協(xié)調(diào)一致,并可使結(jié)構(gòu)處理簡化,有較好的抗震效果,平面上凸出凹進(jìn)的房屋,地震時振動復(fù)雜,并會增加扭矩作用,轉(zhuǎn)角處易于應(yīng)力集中,因而建筑物易于損壞。如因使用或場地原因必須設(shè)計不規(guī)則的平面時,則應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造上加以處理。
立面上各部分參差不齊,或有局部的突出,或質(zhì)量懸殊、剛度突變的建筑,地震時容易發(fā)生局部嚴(yán)重?fù)p壞。建筑物的重量和剛度,應(yīng)力求對稱和均勻分布。
震害實踐與理論研究均表明,選擇結(jié)構(gòu)的適宜自振周期使之與場地卓越周期錯開,是建筑抗震設(shè)計中很重要的一項內(nèi)容。1985年墨西哥城大地震的強(qiáng)度不是很大,強(qiáng)震記錄譜分析發(fā)現(xiàn)其卓越周期約2 s,使自振周期接近2 s的建筑大批倒塌或嚴(yán)重破壞。顯而易見,這種情況對于高層建筑尤為重要,它是設(shè)計者能夠得到安全與經(jīng)濟(jì)抗震設(shè)計的一條重要途徑。
建筑抗震構(gòu)造措施的主要目的在于提高建筑的整體性,使各部分構(gòu)件得以在地震作用下相互扶持,相互制約地共同工作。
許多抗震構(gòu)造措施旨在提高建筑的延性或變形能力,雖然它們對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件強(qiáng)度往往很少甚至沒有提高,但它們卻可以大大提高建筑構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的變形能力,以利于消耗地震的能量,從而大大提高總體結(jié)構(gòu)的抗震能力,特別是抗倒塌的能力,這是十分必要的,也是經(jīng)濟(jì)合理的;還有一些構(gòu)造措施則是針對加強(qiáng)某些薄弱部分,彌補(bǔ)計算的不足與計算無法顧及之處,顯然也是不可缺少的。
近年來新提出的薄弱層概念,使我們認(rèn)識到,在找到薄弱層后稍做增強(qiáng)措施,將會對整個建筑物的抗震能力有顯著的提高,設(shè)計者對此也應(yīng)給予相應(yīng)的重視。
建筑物所受地震荷載的大小和它的質(zhì)量成正比。減輕建筑物重量是減少地震荷載最有效的途徑,也是較為經(jīng)濟(jì)的措施。
要減輕建筑物自重,就要求在滿足抗震強(qiáng)度的前提下,盡量采用輕質(zhì)材料來建造主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)。要降低建筑物的重心位置,以減少地震時房屋所受的地震彎矩,因此要求多層工業(yè)建筑在工藝允許的情況下,盡量將重型設(shè)備、庫房等設(shè)在底層,也不宜利用房屋的頂層部分充作水箱間。這是一項比較容易做到的和有很大實際意義的措施,設(shè)計時應(yīng)予注意。
地震時房屋受力復(fù)雜,各部分結(jié)構(gòu)的運動很難協(xié)調(diào)一致,特別是突出建筑物表面的一些附屬物,如高門臉、女兒墻、挑檐、電梯機(jī)房、水箱間及其它裝飾物,地震時鞭端效應(yīng)顯著,加之這些附屬物的抗震性能又常常為設(shè)計人員所忽視,以及施工等方面的原因,在不大的地震作用下,例如6度左右就有破壞。所以,一般房屋應(yīng)盡量不做或少做這類裝飾性的附屬物。如必須建造時,應(yīng)采取防震的構(gòu)造措施,對于門樓、門口等人、車經(jīng)常通過的地方,應(yīng)采取防震的構(gòu)造措施。
陽臺、雨蓬等懸挑構(gòu)件,于震中區(qū)附近,在縱向地震荷載作用下,易于開裂、折斷,要特別加強(qiáng)錨固措施和抵抗正負(fù)彎矩相間作用的能力。
從大量的宏觀調(diào)查、理論研究和對各類建筑物震害分析的結(jié)果,為使建筑物具有較好的抗震性能必須貫徹“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計原則與方法,重視場地選擇,地基基礎(chǔ)設(shè)計,從選用合理的結(jié)構(gòu)形式,正確的計算方法,到采用必要的構(gòu)造措施,增強(qiáng)總體結(jié)構(gòu)的抗震能力,防止薄弱層過早的崩毀,減輕建筑物自重等方面,設(shè)計時必須加以重視。如果我們在抗震設(shè)計中,認(rèn)真做好上述各個環(huán)節(jié),相信我們所設(shè)計的建筑必將能更好地經(jīng)受住強(qiáng)震的考驗。
[1]GBJ11—89,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].
[2]朱伯龍.工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原理[M].上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1992.